JP2007114388A - Hologram recording and reproducing device, and hologram recording and reproducing method - Google Patents

Hologram recording and reproducing device, and hologram recording and reproducing method Download PDF

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Nobuhiro Kinoshita
延博 木下
Norihiko Ishii
紀彦 石井
Hirotaka Shiino
弘崇 椎野
Naoki Shimizu
直樹 清水
Koji Kamijo
晃司 上條
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hologram recording and reproducing device that can be reduced in cost for volume hologram recording, and can apply spherical wave shift multiplexing method. <P>SOLUTION: The hologram recording and reproducing device 1 is equipped with a SLM (spatial light modulator) 11 and a lens 12 (signal light irradiating means) to irradiate a recording medium D with signal light, a galvanomirror 13 and a relay lens optical system 14 (reference light irradiating means) for irradiating the recording medium D with a reference light, and an imaging element 16 (detecting means) for detecting the reproduced light outgoing from the recording medium, when the recording medium D is irradiated with reference light from the relay lens optical system 14, the recording medium D, disposed in a reversed position in such a manner that the back face of the recording face of the recording medium D is placed at the position where the recording face of the recording medium D irradiated with reference light is placed upon recording phase information, by irradiating the recording medium D with the signal light from the lens 12 and the reference light from the relay lens optical system 14. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、記録媒体にデジタル情報を体積ホログラム記録して、記録されたデジタル情報を再生するホログラム記録再生装置及びホログラム記録再生方法に関する。   The present invention relates to a hologram recording / reproducing apparatus and a hologram recording / reproducing method for reproducing digital information recorded on a recording medium by volume hologram recording.

近年、情報記録において、光ディスクなどの光情報記録媒体が普及しつつある。また、より高速・大容量を目指した次世代光情報記録媒体の研究開発が活発に行われている。光ディスクの記録容量を高める技術としては、記録再生光の短波長化、記録再生光学系における対物レンズの高NA(開口数)化、記録マークの多値化、あるいは、体積ホログラム記録などが挙げられる。なかでも体積ホログラム記録は、面内記録だけではなく媒体の厚さ方向へも情報を記録できるため、高速化と飛躍的な容量の増大が期待できる。   In recent years, optical information recording media such as optical disks are becoming popular in information recording. In addition, research and development of next-generation optical information recording media aiming at higher speed and larger capacity is being actively conducted. Techniques for increasing the recording capacity of an optical disk include shortening the wavelength of recording / reproducing light, increasing the NA (numerical aperture) of an objective lens in a recording / reproducing optical system, increasing the number of recording marks, or volume hologram recording. . In particular, volume hologram recording can record information not only in the in-plane recording but also in the thickness direction of the medium, so that a high speed and a dramatic increase in capacity can be expected.

この体積ホログラム記録を行う方法として、角度多重光学系による方法が知られている(非特許文献1参照)。ここで、図6を参照して、従来の体積ホログラム記録を行う方法について説明する。図6は、従来の角度多重光学系による体積ホログラム記録を説明するための説明図、(a)は、従来の角度多重光学系の構成を示す構成図、(b)は、記録媒体に体積ホログラム記録を行う際の信号光と参照光の光路及び波面を模式的に示した模式図、(c)は、(b)で干渉縞が記録された記録媒体に照射する参照光の光路及び波面と、この際に生成される再生光の光路及び波面とを模式的に示した模式図である。なお、図6では、記録時のレーザビームの光路を実線で、再生時の光路を破線で模式的に示し、進行方向を矢印で示している。   As a method for performing this volume hologram recording, a method using an angle multiplexing optical system is known (see Non-Patent Document 1). Here, a conventional method of performing volume hologram recording will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining volume hologram recording by a conventional angle multiplexing optical system, (a) is a configuration diagram showing the configuration of a conventional angle multiplexing optical system, and (b) is a volume hologram on a recording medium. Schematic diagram schematically showing the optical path and wavefront of the signal light and the reference light when recording, (c) is the optical path and wavefront of the reference light applied to the recording medium on which the interference fringes are recorded in (b) FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing an optical path and a wavefront of reproduction light generated at this time. In FIG. 6, the optical path of the laser beam during recording is schematically indicated by a solid line, the optical path during reproduction is schematically indicated by a broken line, and the traveling direction is indicated by an arrow.

図6(a)に示すように、角度多重光学系100は、信号光と参照光とを記録媒体Dに照射してデジタル情報をホログラムとして記録し、参照光を記録媒体Dに照射して記録されたデジタル情報を再生するものである。角度多重光学系100は、SLM101、FTL102、ガルバノミラー103、リレーレンズ光学系104、FTL105及び撮像素子106を備える。   As shown in FIG. 6A, the angle multiplexing optical system 100 records the digital information as a hologram by irradiating the recording medium D with the signal light and the reference light, and irradiating the recording medium D with the reference light for recording. The reproduced digital information is reproduced. The angle multiplexing optical system 100 includes an SLM 101, an FTL 102, a galvano mirror 103, a relay lens optical system 104, an FTL 105, and an image sensor 106.

角度多重光学系100は、SLM(空間光変調器;Spatial Light Modulator)101によってデジタル情報を示す信号光を生成し、FTL(フーリエ変換レンズ;Fourier Transform Lens)102によって、信号光を光学的にフーリエ変換して記録媒体Dに照射する。このFTL102は、複数の光学素子(図示せず)から構成され(非特許文献2参照)、収差を極小に抑えることができる。同時に、図6(b)に示すように、参照光が、記録媒体D中の信号光の通過する位置に、別の角度から照射される。そうすると、記録媒体D内部に干渉縞(図示せず)が生成され、この干渉縞の分布を屈折率分布などの形態で記録媒体Dに転写することにより体積ホログラム記録が行われる。   The angle multiplexing optical system 100 generates signal light indicating digital information by an SLM (Spatial Light Modulator) 101, and optically Fourier-converts the signal light by an FTL (Fourier Transform Lens; Fourier Transform Lens) 102. The recording medium D is converted and irradiated. The FTL 102 includes a plurality of optical elements (not shown) (see Non-Patent Document 2), and can suppress aberrations to a minimum. At the same time, as shown in FIG. 6B, the reference light is irradiated to the position where the signal light in the recording medium D passes from another angle. Then, interference fringes (not shown) are generated inside the recording medium D, and volume hologram recording is performed by transferring the interference fringe distribution to the recording medium D in the form of a refractive index distribution or the like.

この参照光は、図6(a)に示すように、ガルバノミラー103によって反射され、リレーレンズ光学系104(又は4f光学系と呼ぶ)を構成する2つのレンズを通過して記録媒体Dに照射される。そして、このガルバノミラー103を回転させることで、記録媒体Dに対する参照光の入射角度を変化させて照射することができる。ここで、記録媒体Dに照射される参照光は平面波である。   As shown in FIG. 6A, the reference light is reflected by the galvanometer mirror 103, passes through two lenses constituting the relay lens optical system 104 (or 4f optical system), and irradiates the recording medium D. Is done. Then, by rotating the galvanometer mirror 103, the incident angle of the reference light with respect to the recording medium D can be changed and irradiated. Here, the reference light applied to the recording medium D is a plane wave.

一方、再生時には、信号光を記録媒体Dに照射せず、参照光のみを照射する。このとき、ガルバノミラー103を回転させて、デジタル情報をホログラムとして記録したときと同じ条件(照射角度等)の参照光が照射されると、記録媒体Dから回折により再生光が生じる。そして、この再生光は、図6(c)に示すように、記録時に照射された信号光が記録媒体Dを通過した光と同一の光路と波面を有し、同じ方向に進む光となる。更に、図6(a)に示すように、この再生光は、FTL105を通過することで光学的に逆フーリエ変換される。そして、撮像素子106によってページデータを撮影する。このページデータを図示しないコンピュータ等で復号することによりデジタル情報の再生が行われる。   On the other hand, at the time of reproduction, only the reference light is irradiated without irradiating the recording medium D with the signal light. At this time, when the galvano mirror 103 is rotated and the reference light having the same condition (irradiation angle or the like) as when digital information is recorded as a hologram is irradiated, reproduction light is generated from the recording medium D by diffraction. Then, as shown in FIG. 6 (c), the reproduction light has the same optical path and wavefront as the signal light irradiated during recording passes through the recording medium D, and travels in the same direction. Further, as shown in FIG. 6A, the reproduction light passes through the FTL 105 and is optically inverse Fourier transformed. Then, page data is photographed by the image sensor 106. Digital information is reproduced by decoding the page data with a computer or the like (not shown).

この角度多重光学系100による体積ホログラム記録は、入射角度や、波長、位相パターンなどの参照光の条件を様々に変化させながら、別のページデータの信号光を記録媒体D中の同一の箇所に多重記録できるという特徴があることから、高密度にデジタル情報を格納できる記録方法として期待されている。   In the volume hologram recording by the angle multiplexing optical system 100, the signal light of another page data is applied to the same location in the recording medium D while variously changing the conditions of the reference light such as the incident angle, wavelength, and phase pattern. Since it has the feature of being capable of multiplex recording, it is expected as a recording method capable of storing digital information at high density.

更に、体積ホログラム記録を行う方法として、位相共役波を用いる方法が提案されている(非特許文献3及び非特許文献4参照)。ここで、図7及び図8を参照して、従来の位相共役を用いて体積ホログラム記録を行う方法について説明する。図7は、従来の位相共役を用いた角度多重光学系の構成を示す構成図である。図8は、従来の位相共役を用いた角度多重光学系による記録及び再生時における光を説明するための説明図、(a)は、記録媒体に体積ホログラム記録を行う際の信号光と参照光の波面を模式的に示した模式図、(b)は、(a)で干渉縞が記録された記録媒体に照射する参照光の波面と、この際に生成される再生光の波面とを模式的に示した模式図である。なお、図7では、記録時のレーザビームの光路を実線で、再生時の光路を破線で模式的に示し、進行方向を矢印で示している。   Further, as a method for performing volume hologram recording, a method using a phase conjugate wave has been proposed (see Non-Patent Document 3 and Non-Patent Document 4). Here, a method of performing volume hologram recording using conventional phase conjugation will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a configuration diagram showing the configuration of a conventional angle multiplexing optical system using phase conjugation. FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining light at the time of recording and reproduction by an angle multiplexing optical system using conventional phase conjugation, and (a) is a signal light and reference light when performing volume hologram recording on a recording medium. FIG. 4B is a schematic diagram schematically showing the wavefront of the reference light that is irradiated onto the recording medium on which the interference fringes are recorded in FIG. 5A, and the wavefront of the reproduction light generated at this time. It is the schematic diagram shown. In FIG. 7, the optical path of the laser beam during recording is schematically indicated by a solid line, the optical path during reproduction is schematically indicated by a broken line, and the traveling direction is indicated by an arrow.

図7に示すように、角度多重光学系100Aは、リレーレンズ光学系104A、110Aを、記録媒体Dを挟んだ両側に備え、信号光と参照光とを記録媒体Dに照射してデジタル情報をホログラムとして記録して、記録時に参照光が照射された方向に対して逆方向から参照光を記録媒体Dの記録箇所に照射することで、デジタル情報を再生するものである。角度多重光学系100Aは、SLM101、ガルバノミラー103A、リレーレンズ光学系104A、撮像素子106A、レンズ107A、BS108A、ガルバノミラー109A、リレーレンズ光学系110A及びミラー111A、111Aを備える。   As shown in FIG. 7, the angle multiplexing optical system 100A includes relay lens optical systems 104A and 110A on both sides of the recording medium D, and irradiates the recording medium D with signal light and reference light to provide digital information. Digital information is reproduced by recording as a hologram and irradiating the recording portion of the recording medium D with the reference light from the direction opposite to the direction in which the reference light was irradiated during recording. The angle multiplexing optical system 100A includes an SLM 101, a galvano mirror 103A, a relay lens optical system 104A, an image sensor 106A, lenses 107A and BS 108A, a galvano mirror 109A, a relay lens optical system 110A, and mirrors 111A and 111A.

角度多重光学系100Aは、SLM101によってデジタル情報を示す信号光を生成し、レンズ107Aによって、信号光を集光して記録媒体Dに照射する。同時に、ガルバノミラー103Aによって反射され、リレーレンズ光学系104Aを通過した参照光が、図8(a)に示すように、記録媒体D中の信号光の通過する位置に、別の角度から照射される。そうすると、記録媒体D内部に干渉縞(図示せず)が生成されて体積ホログラム記録が行われる。   The angle multiplexing optical system 100A generates signal light indicating digital information by the SLM 101, condenses the signal light by the lens 107A, and irradiates the recording medium D. At the same time, the reference light reflected by the galvano mirror 103A and passed through the relay lens optical system 104A is irradiated from another angle to the position where the signal light in the recording medium D passes, as shown in FIG. The Then, interference fringes (not shown) are generated inside the recording medium D, and volume hologram recording is performed.

一方、再生時には、ガルバノミラー109Aによって反射され、リレーレンズ光学系110Aを通過した参照光が、リレーレンズ光学系104Aを通過した参照光の進行方向の逆方向から照射される。このとき、回折により、記録時に比べて後退する方向に信号光が生じる。そして、この再生光は、図8(b)に示すように、記録時に照射された信号光が記録媒体Dに照射された光と同一の波面を有し、逆方向に進む光(位相共役波)となる。更に、図7に示すように、この再生光は、レンズ107Aを通過して、BS(ビームスプリッタ)108Aにより光路が変更される。そして、再生光は撮像素子106Aに入射して、撮像素子106Aによって再生光のページデータが撮影される。このページデータを図示しないコンピュータ等で復号することによりデジタル情報の再生が行われる。   On the other hand, at the time of reproduction, the reference light reflected by the galvanometer mirror 109A and passed through the relay lens optical system 110A is irradiated from the direction opposite to the traveling direction of the reference light passed through the relay lens optical system 104A. At this time, due to diffraction, signal light is generated in a backward direction compared to the time of recording. Then, as shown in FIG. 8B, the reproduction light has the same wavefront as the light irradiated on the recording medium D as the signal light irradiated at the time of recording, and travels in the opposite direction (phase conjugate wave). ) Further, as shown in FIG. 7, the reproduced light passes through the lens 107A, and its optical path is changed by the BS (beam splitter) 108A. Then, the reproduction light enters the image sensor 106A, and page data of the reproduction light is captured by the image sensor 106A. Digital information is reproduced by decoding the page data with a computer or the like (not shown).

この位相共役波を用いた角度多重光学系100Aでは、次のような理由により、厳密に結像性能を設計したFTLを用いなくても、凸レンズ等の安価なレンズを用いることができる。つまり、記録時において、信号光に対して収差を生じた状態で記録媒体Dにホログラムが記録されるが、再生時には、信号光があたかも後退するかのように逆方向に再生光が発生し、この収差を打ち消す作用がある。   In the angle multiplexing optical system 100A using the phase conjugate wave, an inexpensive lens such as a convex lens can be used without using an FTL with strictly designed imaging performance for the following reason. That is, at the time of recording, a hologram is recorded on the recording medium D in a state where aberration is generated with respect to the signal light, but at the time of reproduction, reproduction light is generated in the reverse direction as if the signal light is retracted, This has the effect of canceling out this aberration.

更に、ガルバノミラーを4つ使用することで、リレーレンズ光学系を排除した、位相共役を用いる角度多重光学系が開示されている(非特許文献5参照)。   Furthermore, there is disclosed an angle multiplexing optical system using phase conjugation that eliminates the relay lens optical system by using four galvanometer mirrors (see Non-Patent Document 5).

また、体積ホログラム記録の別の多重方式として、球面波シフト多重方式が開示されている(非特許文献6参照)。この球面波シフト多重方式は、参照光を球面波として、記録する位置を少しずつ移動させて別のページデータの信号光を多重記録するものである。
H. J. Coufal, et al, "Holographic Data Storage", Springer, pp.243 「最新光学技術ハンドブック」、朝倉書店、p.458 T. K. Gaylord, et al, "Analysis and Applications of Optical Diffraction by Gratings", Proc. IEEE, Vol.73, pp.894-937, May 1985 K. Curtis, et al, "High Density Holographic Storage", ISOM'04 Technical Digest, pp.35 K. Anderson, et al, "High speed holographic data storage at 100Gbit/in2", ISOM/ODS 2005 Conference Program and Technical Digest, ThE2, Fig.3 G. J. Steckman, et al, "Storage density of shift-multiplexed holographic memory", Applied Optics, Vol.40, No.20, pp.3387-3394, 2000
Further, a spherical wave shift multiplexing method is disclosed as another multiplexing method for volume hologram recording (see Non-Patent Document 6). In this spherical wave shift multiplexing system, the reference light is used as a spherical wave, and the recording position is moved little by little to multiplex record the signal light of another page data.
HJ Coufal, et al, "Holographic Data Storage", Springer, pp.243 “Latest Optical Technology Handbook”, Asakura Shoten, p. 458 TK Gaylord, et al, "Analysis and Applications of Optical Diffraction by Gratings", Proc.IEEE, Vol.73, pp.894-937, May 1985 K. Curtis, et al, "High Density Holographic Storage", ISOM'04 Technical Digest, pp.35 K. Anderson, et al, "High speed holographic data storage at 100Gbit / in2", ISOM / ODS 2005 Conference Program and Technical Digest, ThE2, Fig.3 GJ Steckman, et al, "Storage density of shift-multiplexed holographic memory", Applied Optics, Vol.40, No.20, pp.3387-3394, 2000

しかしながら、位相共役を用いない角度多重光学系による体積ホログラム記録では、エラーなくデジタル情報を記録再生するためには、SLM上の二次元像が、撮像素子上に収差やひずみを生じることなく高精度に結像する必要がある。そして、FTLの代わりに安価な単レンズ(平凸レンズや両凸レンズ等)又は二群レンズ(アクロマティックレンズ等)を用いると、撮像素子上でのページデータの像のひずみが顕著になるため、結像特性を満足するようにレンズ設計し、多群レンズから構成されたFTLを用いる必要がある。更に、記録領域の大きさは、光学フーリエ変換面のナイキスト領域の大きさで決定されるため、FTLは高い開口数を有することが望ましい。しかし、高い開口数のFTLは高価であるため、装置のコストダウンが図れないという問題があった。   However, in volume hologram recording by an angle multiplexing optical system that does not use phase conjugation, in order to record and reproduce digital information without error, a two-dimensional image on the SLM is highly accurate without causing aberration or distortion on the image sensor. It is necessary to form an image. If an inexpensive single lens (such as a plano-convex lens or a biconvex lens) or a two-group lens (such as an achromatic lens) is used instead of FTL, the distortion of the page data image on the image sensor becomes significant. It is necessary to design a lens so as to satisfy image characteristics and use an FTL composed of a multi-group lens. Further, since the size of the recording area is determined by the size of the Nyquist area on the optical Fourier transform surface, it is desirable that the FTL has a high numerical aperture. However, since a high numerical aperture FTL is expensive, there is a problem that the cost of the apparatus cannot be reduced.

また、位相共役を用いた角度多重光学系による体積ホログラム記録では、ガルバノミラー駆動部とリレーレンズ光学系とを2つずつ、あるいは、ガルバノミラー駆動部を4つ必要とし、制御部の複雑さと高精度化が求められコストアップの原因となっていた。更に、球面波シフト多重方式を、位相共役波を用いた体積ホログラム記録に適用した例は報告されていない。   In addition, volume hologram recording by an angle multiplexing optical system using phase conjugation requires two galvano mirror driving units and two relay lens optical systems, or four galvano mirror driving units. High accuracy was required, which caused cost increase. Furthermore, no example has been reported in which the spherical wave shift multiplexing method is applied to volume hologram recording using a phase conjugate wave.

本発明は、前記従来技術の問題を解決するために成されたもので、体積ホログラム記録において、装置を低廉化できるとともに、球面波シフト多重方式の適用も可能なホログラム記録再生装置及びホログラム記録再生方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and can be reduced in volume hologram recording, and can also be applied to a spherical wave shift multiplex system and hologram recording / reproducing apparatus. It aims to provide a method.

前記課題を解決するため、請求項1に記載のホログラム記録再生装置は、記録媒体に信号光と参照光とを照射して、前記信号光によって示される情報を光の位相情報として記録し、前記信号光によって示される情報を再生するホログラム記録再生装置であって、前記信号光を前記記録媒体に照射する信号光照射手段と、前記参照光を前記記録媒体に照射する参照光照射手段と、前記記録媒体に前記信号光照射手段からの信号光と前記参照光照射手段からの参照光とを照射して前記位相情報を記録した際に、前記参照光が照射された前記記録媒体の記録面の位置に当該記録面の裏面がくるように転置された当該記録媒体に、前記参照光照射手段からの参照光が照射されたときに、当該記録媒体から出射する再生光を検出する検出手段と、を備える構成とした。   In order to solve the above problem, the hologram recording / reproducing apparatus according to claim 1, irradiates a recording medium with signal light and reference light, records information indicated by the signal light as light phase information, and A hologram recording / reproducing apparatus for reproducing information indicated by signal light, comprising: signal light irradiating means for irradiating the recording medium with the signal light; reference light irradiating means for irradiating the recording medium with the reference light; When recording the phase information by irradiating the recording medium with the signal light from the signal light irradiation means and the reference light from the reference light irradiation means, the recording surface of the recording medium irradiated with the reference light is recorded. Detection means for detecting reproduction light emitted from the recording medium when the reference light from the reference light irradiation means is irradiated to the recording medium transposed so that the back surface of the recording surface comes to a position; With It was constructed.

かかる構成によれば、ホログラム記録再生装置は、記録媒体の照射面に信号光と参照光とを照射して情報をホログラムとして記録媒体に記録する。このとき、高精度な結像特性を有するFTLを用いないと、記録媒体には収差を生じた状態でホログラムが記録されるが、再生時に転置された記録媒体の、照射面の裏面に参照光を照射することで、位相共役光学系が構成され、位相共役波を再生光として出射させ、検出することができる。これによって、ホログラム記録再生装置は、1つの参照光照射手段によって、記録媒体に情報を体積ホログラム記録し、記録した情報を再生することができるとともに、収差の少ない位相共役波の再生光を出射させることができる。   According to such a configuration, the hologram recording / reproducing apparatus records information on the recording medium as a hologram by irradiating the irradiation surface of the recording medium with the signal light and the reference light. At this time, if an FTL having high-precision imaging characteristics is not used, a hologram is recorded on the recording medium in a state of aberration, but the reference light is applied to the rear surface of the irradiated surface of the recording medium that is transposed during reproduction. , A phase conjugate optical system is configured, and a phase conjugate wave can be emitted as reproduction light and detected. As a result, the hologram recording / reproducing apparatus can perform volume hologram recording of information on the recording medium by one reference light irradiation means, reproduce the recorded information, and emit the reproduced light of phase conjugate wave with less aberration be able to.

また、請求項2に記載のホログラム記録再生方法は、信号光を記録媒体に照射する信号光照射手段と、参照光を前記記録媒体に照射する参照光照射手段と、前記参照光のみが照射された際に出射する再生光を検出する検出手段とを備えるホログラム記録再生装置を用いて、前記記録媒体に前記信号光と前記参照光とを照射して、前記信号光によって示される情報を光の位相情報として記録し、前記信号光によって示される情報を再生するホログラム記録再生方法であって、前記信号光照射手段からの信号光と前記参照光照射手段からの参照光とを前記記録媒体に照射する記録ステップと、この記録ステップにおいて前記参照光が照射された前記記録媒体の記録面の位置に当該記録面の裏面がくるように転置された当該記録媒体に、前記参照光照射手段からの参照光を照射する再生ステップと、この再生ステップにおいて前記参照光が照射された際に前記記録媒体から出射した再生光を検出する検出ステップと、を含むことを特徴とする。   In the hologram recording / reproducing method according to claim 2, the signal light irradiating means for irradiating the recording medium with signal light, the reference light irradiating means for irradiating the recording medium with reference light, and only the reference light is irradiated. The hologram recording / reproducing apparatus is provided with a detecting means for detecting reproducing light emitted when the recording medium is irradiated with the signal light and the reference light, and the information indicated by the signal light is converted into light. A hologram recording / reproducing method for recording as phase information and reproducing information indicated by the signal light, wherein the recording medium is irradiated with the signal light from the signal light irradiation means and the reference light from the reference light irradiation means And the reference light on the recording medium transposed so that the back surface of the recording surface comes to the position of the recording surface of the recording medium irradiated with the reference light in the recording step. A reproduction step of irradiating the reference light from the morphism means, characterized in that it comprises a detection step for detecting a reproduction beam the reference beam is emitted from the recording medium when irradiated in the regeneration step, the.

この方法によれば、記録ステップにおいて、記録媒体の照射面に信号光と参照光とを照射して情報をホログラムとして記録媒体に記録し、再生ステップにおいて、転置された記録媒体の、照射面の裏面に参照光を照射することで、信号光の位相共役波を再生光として出射させ、検出ステップによって、再生光を検出することができる。これによって、1つの参照光照射手段を備えるホログラム記録再生装置によって、記録媒体に情報を体積ホログラム記録し、また、記録された情報を再生することができるとともに、収差の少ない位相共役波の再生光を出射させることができる。   According to this method, in the recording step, the irradiation surface of the recording medium is irradiated with signal light and reference light to record information on the recording medium as a hologram, and in the reproducing step, the irradiation surface of the transposed recording medium is recorded. By irradiating the back surface with the reference light, the phase conjugate wave of the signal light is emitted as the reproduction light, and the reproduction light can be detected by the detection step. As a result, volume hologram recording of information on a recording medium and reproduction of recorded information on a recording medium by a hologram recording / reproducing apparatus including one reference light irradiation means, and reproduced light of a phase conjugate wave with less aberration Can be emitted.

本発明に係るホログラム記録再生装置及びホログラム記録再生方法では、以下のような優れた効果を奏する。
請求項1及び請求項2に記載の発明によれば、収差を打ち消すことができる位相共役波の再生光が生成されるため、ホログラム記録再生装置は、信号光及び再生光の各々の光路上に高価なFTLを備える必要がなく、代わりに高い開口数であっても安価に入手できる単レンズや二群レンズを用いることができる。更に、ホログラム記録再生装置は、複数の参照光照射手段を備える必要がない。そのため、ホログラム記録再生装置の低廉化及び小型化を実現することができる。
The hologram recording / reproducing apparatus and hologram recording / reproducing method according to the present invention have the following excellent effects.
According to the first and second aspects of the present invention, the reproduction light of the phase conjugate wave that can cancel out the aberration is generated. Therefore, the hologram recording / reproduction device is placed on each optical path of the signal light and the reproduction light. It is not necessary to provide an expensive FTL, and instead, a single lens or a two-group lens that can be obtained at low cost even with a high numerical aperture can be used. Furthermore, the hologram recording / reproducing apparatus does not need to include a plurality of reference light irradiation means. Therefore, it is possible to reduce the cost and size of the hologram recording / reproducing apparatus.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[ホログラム記録再生装置の構成(第1の実施の形態)]
まず、図1を参照して、本発明における第一の実施の形態であるホログラム記録再生装置1の構成について説明する。図1は、本発明における第一の実施の形態であるホログラム記録再生装置の構成を模式的に示した構成図である。なお、図1では、記録時のレーザビームの光路を実線で、再生時の光路を破線で模式的に示し、進行方向を矢印で示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Configuration of Hologram Recording / Reproducing Apparatus (First Embodiment)]
First, the configuration of a hologram recording / reproducing apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing the configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the optical path of the laser beam during recording is schematically indicated by a solid line, the optical path during reproduction is schematically indicated by a broken line, and the traveling direction is indicated by an arrow.

ホログラム記録再生装置1は、記録媒体Dに体積ホログラム記録し、更に、体積ホログラム記録されたデジタル情報を、位相共役を用いて再生するものである。なお、ここでは、ホログラム記録再生装置1が、記録媒体Dへの参照光の入射角度を変化させながら別のページデータを記録媒体D中の同一箇所へ多重記録(角度多重方式)することとした。ホログラム記録再生装置1は、SLM11、レンズ12、ガルバノミラー13、リレーレンズ光学系14、レンズ15及び撮像素子16を備える。   The hologram recording / reproducing apparatus 1 performs volume hologram recording on a recording medium D, and further reproduces digital information recorded by volume hologram using phase conjugation. Here, the hologram recording / reproducing apparatus 1 multiplex-records another page data to the same location in the recording medium D (angle multiplexing method) while changing the incident angle of the reference light to the recording medium D. . The hologram recording / reproducing apparatus 1 includes an SLM 11, a lens 12, a galvano mirror 13, a relay lens optical system 14, a lens 15, and an image sensor 16.

なお、ここでは、記録されるホログラムが透過型ホログラムである場合について説明する。また、レーザ光源(図示せず)から出射したコヒーレントなレーザビームを、スペイシャルフィルタ(図示せず)によってビーム径を拡大し、ビームスプリッタ(図示せず)によって2つのビームに分岐して、それぞれSLM11及びガルバノミラー13に入射させた。なお、ここでは、レーザ光源として、波長532nmのレーザビームを発振するDPSS(半導体励起固体;Diode Pump Solid State)レーザを用いることとした。   Here, a case where the hologram to be recorded is a transmission hologram will be described. A coherent laser beam emitted from a laser light source (not shown) is enlarged by a spatial filter (not shown) and split into two beams by a beam splitter (not shown). The light was incident on the SLM 11 and the galvanometer mirror 13. In this case, a DPSS (Diode Pump Solid State) laser that oscillates a laser beam having a wavelength of 532 nm is used as the laser light source.

更に、ここでは、ホログラム記録材料として高感度でかつ高い安定性を有する光反応性有機材料を用いた記録媒体Dを使用することとした。この記録媒体Dは、ここでは、厚さ1.1mmの2枚のガラス基板(図示せず)の間隙に光反応性有機材料が充填され、材料厚さは1.0mmである。なお、材料厚さは、0.5〜5.0mmが望ましい。更に、ガラス基板の厚さは、0.1〜2.0mm程度が望ましい。2枚のガラス基板の厚さは同一であっても同一でなくてもよい。ガラス基板以外にも、ポリカーボネート基板(図示せず)などの有機材料からなる基板を用いることもできる。   Further, here, a recording medium D using a photoreactive organic material having high sensitivity and high stability is used as the hologram recording material. In this recording medium D, a photoreactive organic material is filled in a gap between two glass substrates (not shown) having a thickness of 1.1 mm, and the material thickness is 1.0 mm. The material thickness is preferably 0.5 to 5.0 mm. Furthermore, the thickness of the glass substrate is preferably about 0.1 to 2.0 mm. The thickness of the two glass substrates may or may not be the same. In addition to the glass substrate, a substrate made of an organic material such as a polycarbonate substrate (not shown) can also be used.

SLM11は、レーザビームとデジタル情報とを入力し、当該デジタル情報を示す信号光を生成するものである。SLM11は、例えば、液晶表示パネルや、DMD(デジタルミラーデバイス)によって構成される。ここで、SLM11に体積ホログラム記録するデジタル情報が入力されると、SLM11はデジタル情報を変調して2次元に配列させてページデータとし、SLM11の各ピクセルが、ページデータ上の二値のデジタル情報に応じて図示しないレーザ光源から出射されたレーザビームを透過あるいは遮断することで、空間的に光を変調する。   The SLM 11 receives a laser beam and digital information and generates signal light indicating the digital information. The SLM 11 is configured by, for example, a liquid crystal display panel or a DMD (digital mirror device). Here, when digital information for volume hologram recording is input to the SLM 11, the SLM 11 modulates the digital information and arranges it in two dimensions to form page data. Each pixel of the SLM 11 is binary digital information on the page data. Accordingly, light is spatially modulated by transmitting or blocking a laser beam emitted from a laser light source (not shown).

なお、ここでは、SLM11が透過型液晶パネルから構成されることとし、ランダムなデジタル情報を2:4変調方式により変調して構成されたページデータを示す信号光を生成することとした。ここで、図2を参照(適宜図1参照)して、ページデータについて説明する。図2は、SLMで生成されるページデータの例を模式的に示す模式図である。ページデータPは、SLM11の各画素に対応する明暗の領域p、p、…から構成される画像データである。ホログラム記録再生装置1は、このページデータPを、記録媒体Dに対して一度に記録又は再生することができる。   Here, it is assumed that the SLM 11 is configured by a transmissive liquid crystal panel, and signal light indicating page data configured by modulating random digital information by a 2: 4 modulation method is generated. Here, the page data will be described with reference to FIG. 2 (refer to FIG. 1 as appropriate). FIG. 2 is a schematic diagram schematically illustrating an example of page data generated by the SLM. The page data P is image data composed of light and dark areas p, p,... Corresponding to each pixel of the SLM 11. The hologram recording / reproducing apparatus 1 can record or reproduce the page data P on the recording medium D at a time.

図1に戻って説明を続ける。レンズ12は、SLM11から出射された信号光を集光して、記録媒体Dの記録箇所に照射するものである。ここでは、レンズ12は、平凸レンズ(単レンズ)からなることとした。なお、レンズ12は、信号光を記録媒体Dへ小さい面積で照射するために、信号光を集光できればよく、例えば、両凸レンズや、アクロマティックレンズ等の二群レンズであってもよい。   Returning to FIG. 1, the description will be continued. The lens 12 condenses the signal light emitted from the SLM 11 and irradiates the recording portion of the recording medium D. Here, the lens 12 is made of a plano-convex lens (single lens). The lens 12 only needs to be able to collect the signal light so as to irradiate the signal light onto the recording medium D with a small area. For example, the lens 12 may be a biconvex lens or a two-group lens such as an achromatic lens.

ガルバノミラー13は、図示しないレーザ光源から出射されたレーザビーム(参照光)を反射して、後記するリレーレンズ光学系14への参照光の進入角度を変えるものである。ここで、ガルバノミラー13は、参照光の光路上に設けられる。そして、ガルバノミラー13は、入射する参照光の進行方向に対する傾きを調整する傾き調整手段(図示せず)を有し、この傾き調整手段によって傾きを変えることで、記録媒体Dへの進入角度を変えることができる。   The galvanometer mirror 13 reflects a laser beam (reference light) emitted from a laser light source (not shown), and changes the entrance angle of the reference light to the relay lens optical system 14 to be described later. Here, the galvanometer mirror 13 is provided on the optical path of the reference light. The galvanometer mirror 13 has an inclination adjusting means (not shown) that adjusts the inclination of the incident reference light with respect to the traveling direction. By changing the inclination by the inclination adjusting means, the angle of entry into the recording medium D can be changed. Can be changed.

リレーレンズ光学系14は、ガルバノミラー13によって反射した参照光を記録媒体Dに照射するものである。ここでは、リレーレンズ光学系14(4f光学系とも呼ばれる)は、2つのレンズから構成され、記録媒体Dにおいて、レンズ12から出射した信号光と交差する位置、あるいは、再生したいホログラムが記録された位置に平面波の参照光を集光して照射する。   The relay lens optical system 14 irradiates the recording medium D with the reference light reflected by the galvanometer mirror 13. Here, the relay lens optical system 14 (also referred to as a 4f optical system) is composed of two lenses, and on the recording medium D, a position intersecting with the signal light emitted from the lens 12 or a hologram to be reproduced is recorded. A plane wave reference beam is condensed and irradiated to the position.

なお、このガルバノミラー13と、リレーレンズ光学系14は、角度多重方式によってデジタル情報の記録再生を行う際に、記録媒体Dに対して参照光を、入射角度を変化させて照射する角度変更手段(参照光照射手段)として機能する。この角度変更手段は、非特許文献5に記載されるように複数のガルバノミラー(図示せず)から構成されることとしてもよいし、Fai H. Mok, "Angle-multiplexed storage of 5000 holograms in lithium niobate", OPTICS Letters, Vol.18, No.11, June 1, 1993に記載されるように、AOD(音響光学素子;Acousto−optic device、図示せず)とレンズ(図示せず)から構成されることとしてもよい。   Note that the galvanometer mirror 13 and the relay lens optical system 14 irradiate the recording medium D with reference light while changing the incident angle when recording and reproducing digital information by the angle multiplexing method. It functions as (reference light irradiation means). This angle changing means may be composed of a plurality of galvanometer mirrors (not shown) as described in Non-Patent Document 5, or may be constructed by Fai H. Mok, “Angle-multiplexed storage of 5000 holograms in lithium. niobate ", OPTICS Letters, Vol.18, No.11, June 1, 1993, composed of an AOD (acousto-optic device; not shown) and a lens (not shown). It is also good to do.

レンズ15は、記録媒体Dから出射された再生光を収束させて、撮像素子16に出射するものである。このレンズ15は、レンズ12と同一の光学系からなり、ここではレンズ12と同じ平凸レンズ(単レンズ)からなることとした。そして、このレンズ12とレンズ15は、記録媒体Dの中心の面を対称面Sとして対称に配置されている。   The lens 15 converges the reproduction light emitted from the recording medium D and emits it to the image sensor 16. The lens 15 is composed of the same optical system as the lens 12, and here is composed of the same plano-convex lens (single lens) as the lens 12. The lenses 12 and 15 are arranged symmetrically with the central plane of the recording medium D as the symmetry plane S.

撮像素子(検出手段)16は、レンズ15から入射された再生光のページデータを撮影するものである。このページデータは、図示しないコンピュータ等に出力されて復号されることによりデジタル情報の再生が行われる。   The image sensor (detection unit) 16 captures page data of the reproduction light incident from the lens 15. The page data is output to a computer (not shown) or the like and decoded to reproduce digital information.

ここで、図3を参照(適宜図1参照)して、記録時及び再生時において参照光が照射される記録媒体Dの向きと、信号光及び再生光とについて説明する。図3は、参照光が照射される記録媒体の向きと、信号光、参照光及び再生光とを模式的に示す模式図、(a)は、記録時の記録媒体の向きと、信号光及び参照光の波面を模式的に示す模式図、(b)は、再生時の記録媒体の向きと、参照光及び再生光の波面を模式的に示す模式図である。なお、図3において、信号光、参照光及び再生光の光路と波面とを模式的に示している。   Here, referring to FIG. 3 (refer to FIG. 1 as appropriate), the direction of the recording medium D irradiated with the reference light during recording and reproduction, and the signal light and the reproduction light will be described. FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing the direction of the recording medium irradiated with the reference light and the signal light, the reference light, and the reproduction light. FIG. 3A shows the direction of the recording medium during recording, the signal light, FIG. 5B is a schematic diagram schematically showing the direction of the recording medium during reproduction, and the wavefronts of the reference light and the reproduction light. In FIG. 3, optical paths and wavefronts of the signal light, the reference light, and the reproduction light are schematically shown.

記録時には、レンズ12から出射した信号光と、リレーレンズ光学系14から出射した参照光とが、記録媒体Dに照射される。図3(a)では、記録媒体Dの面(記録面)Aの側から信号光と参照光とが照射される。そして、点a、b、c、dによって囲まれる領域にホログラムが記録される。   At the time of recording, the recording medium D is irradiated with the signal light emitted from the lens 12 and the reference light emitted from the relay lens optical system 14. In FIG. 3A, the signal light and the reference light are irradiated from the surface (recording surface) A side of the recording medium D. A hologram is recorded in a region surrounded by points a, b, c, and d.

また、再生時には、図3(b)に示すように、面Aの位置に、面Aの裏面である面Bがくるように記録媒体Dが転置される。そして、リレーレンズ光学系14から出射した参照光が、記録媒体Dの面Bに照射される。そして、点a、b、c、dによって囲まれる領域に記録されたホログラムによって、再生光が生成される。   At the time of reproduction, as shown in FIG. 3B, the recording medium D is transposed so that the surface B, which is the back surface of the surface A, comes to the position of the surface A. Then, the reference light emitted from the relay lens optical system 14 is applied to the surface B of the recording medium D. Then, reproduction light is generated by the hologram recorded in the region surrounded by the points a, b, c, and d.

このとき、記録媒体Dの点a、b、c、dによって囲まれる領域には、記録時と逆の向きから参照光が照射される。そのため、再生光は位相共役波となる。ここで、同一の光学系からなるレンズ12とレンズ15とが、対称面Sに対して対称に配置されているため、記録時に記録媒体Dに照射された信号光に含まれる収差が再生光にも含まれるものの、再生光が記録時の信号光と同じ構成の光学系を逆向きに通過することで、収差を打ち消すことができる。これによって、ホログラム記録再生装置1は、収差の影響をほとんど受けずにデジタル情報を再生することが可能になり、安定した情報記録再生が可能になる。   At this time, the area surrounded by the points a, b, c, and d of the recording medium D is irradiated with the reference light from the opposite direction to that during recording. Therefore, the reproduction light becomes a phase conjugate wave. Here, since the lens 12 and the lens 15 made of the same optical system are arranged symmetrically with respect to the symmetry plane S, the aberration included in the signal light applied to the recording medium D during recording is reproduced light. However, the aberration can be canceled by allowing the reproduction light to pass through the optical system having the same configuration as the signal light during recording in the opposite direction. As a result, the hologram recording / reproducing apparatus 1 can reproduce digital information with almost no influence of aberration, and can stably perform information recording / reproducing.

そして、収差を打ち消すことができるため、ホログラム記録再生装置1は、レンズ12及びレンズ15に、厳密に結像性能を設計したFTLを用いず、平凸レンズ等を用いることができる。このようなレンズ12、15は、高い開口数であっても安価である。更に、記録媒体Dを転置するため、ガルバノミラー13及びリレーレンズ光学系14を複数備える必要がなく、また、ビームスプリッタを備える必要もない。これによって、ホログラム記録再生装置1を小型化及び低廉化することができる。   Since the aberration can be canceled out, the hologram recording / reproducing apparatus 1 can use a plano-convex lens or the like for the lens 12 and the lens 15 without using an FTL that has strictly designed the imaging performance. Such lenses 12 and 15 are inexpensive even with a high numerical aperture. Furthermore, in order to transpose the recording medium D, it is not necessary to provide a plurality of galvanometer mirrors 13 and relay lens optical systems 14, and it is not necessary to provide a beam splitter. As a result, the hologram recording / reproducing apparatus 1 can be reduced in size and cost.

なお、記録媒体Dの転置は、例えば、ユーザによって行われることとしてもよい。このとき、ホログラム記録再生装置1は、記録時と再生時において記録媒体Dを表裏逆向きに取り付けるだけで位相共役光学系を実現でき、従来の位相共役を用いない装置と比べて特段の付加部品を必要とせずに、位相共役の長所であるレンズ12の収差を打ち消す効果を利用することができる。また、ホログラム記録再生装置1が、記録媒体Dを保持し、ユーザからの指令や図示しないコンピュータからの信号等に基づいて記録媒体Dを転置して保持する記録媒体保持手段(図示せず)を備えることとしてもよい。なお、特許請求の範囲に記載の信号光照射手段は、SLM11と、レンズ12とに相当する。   Note that the transposition of the recording medium D may be performed by a user, for example. At this time, the hologram recording / reproducing apparatus 1 can realize a phase conjugate optical system by simply mounting the recording medium D in the opposite direction during recording and reproduction, and is a special additional component compared with a conventional apparatus that does not use phase conjugation. The effect of canceling out the aberration of the lens 12, which is an advantage of phase conjugation, can be used. Further, the hologram recording / reproducing apparatus 1 holds a recording medium D, and recording medium holding means (not shown) that holds the recording medium D by transposing and holding the recording medium D based on a command from a user, a signal from a computer (not shown), or the like. It is good also as providing. In addition, the signal light irradiation means described in the claims corresponds to the SLM 11 and the lens 12.

[ホログラム記録再生装置の動作(第一の実施の形態)]
次に、図1を参照して、本発明における第一の実施の形態であるホログラム記録再生装置1が、デジタル情報を記録・再生する動作について説明する。
[Operation of Hologram Recording / Reproducing Device (First Embodiment)]
Next, with reference to FIG. 1, an operation of recording / reproducing digital information by the hologram recording / reproducing apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention will be described.

まず、ホログラム記録再生装置1が、記録媒体Dにデジタル情報を体積ホログラム記録する動作について説明する。ホログラム記録再生装置1は、図示しない傾き調整手段によって、ガルバノミラー13の傾きを設定する。   First, an operation in which the hologram recording / reproducing apparatus 1 performs volume hologram recording of digital information on the recording medium D will be described. The hologram recording / reproducing apparatus 1 sets the tilt of the galvanometer mirror 13 by tilt adjusting means (not shown).

(記録ステップ)
そして、ホログラム記録再生装置1は、SLM11によって、デジタル情報を示す信号光を生成し、レンズ12によって、この信号光を集光して記録媒体Dの記録箇所に照射する。同時に、ホログラム記録再生装置1は、ガルバノミラー13によって、図示しないレーザ光源から出射された参照光を反射して、リレーレンズ光学系14によって、この参照光を記録媒体Dにおいて、レンズ12から出射した信号光と交差する位置に照射する。そうすると、信号光と参照光との干渉縞がホログラムとして記録媒体Dに記録される。
(Recording step)
Then, the hologram recording / reproducing apparatus 1 generates signal light indicating digital information by the SLM 11, collects the signal light by the lens 12, and irradiates the recording portion of the recording medium D. At the same time, the hologram recording / reproducing apparatus 1 reflects the reference light emitted from a laser light source (not shown) by the galvanometer mirror 13 and emits the reference light from the lens 12 in the recording medium D by the relay lens optical system 14. Irradiate the position that intersects the signal light. Then, the interference fringes between the signal light and the reference light are recorded on the recording medium D as a hologram.

次に、ホログラム記録再生装置1が、記録媒体Dに体積ホログラム記録されたデジタル情報を再生する動作について説明する。まず、記録媒体Dが記録時の状態から転置され、再生する対象となるデジタル情報が体積ホログラム記録された際に参照光が照射された面(記録面)の位置に、この面の裏面がくるように設置される。そして、ホログラム記録再生装置1は、図示しない傾き調整手段によって、ガルバノミラー13の傾きを設定する。ここで、傾き調整手段は、再生するデジタル情報を体積ホログラム記録した際に参照光が記録媒体Dに照射されたときと光路が一致し、かつ、進入方向が反対になるようにガルバノミラー13の傾きを設定する。   Next, an operation in which the hologram recording / reproducing apparatus 1 reproduces digital information recorded in a volume hologram on the recording medium D will be described. First, the back surface of this surface comes to the position of the surface (recording surface) irradiated with the reference light when the recording medium D is transposed from the recording state and the digital information to be reproduced is volume hologram recorded. Installed. Then, the hologram recording / reproducing apparatus 1 sets the inclination of the galvano mirror 13 by an inclination adjusting means (not shown). Here, the tilt adjusting means adjusts the galvanometer mirror 13 so that the optical path coincides with that when the recording medium D is irradiated with the reference light when the digital information to be reproduced is recorded on the volume hologram and the approach direction is opposite. Set the tilt.

(再生ステップ)
続いて、ホログラム記録再生装置1は、ガルバノミラー13によって、図示しないレーザ光源から出射された参照光を反射して、リレーレンズ光学系14によって、この参照光を記録媒体Dにおいて、再生するデジタル情報を示すホログラムが記録された位置に照射する。そうすると、記録媒体Dに記録されたホログラムによって、信号光の位相共役波となる再生光が生成される。
(Playback step)
Subsequently, the hologram recording / reproducing apparatus 1 reflects the reference light emitted from a laser light source (not shown) by the galvanometer mirror 13 and reproduces the reference light on the recording medium D by the relay lens optical system 14. Irradiate to the position where the hologram indicating is recorded. Then, reproduced light that is a phase conjugate wave of the signal light is generated by the hologram recorded on the recording medium D.

そして、ホログラム記録再生装置1は、レンズ15によって再生光を収束する。このとき、この再生光はレンズ15を通過することで収差が打ち消される。   Then, the hologram recording / reproducing apparatus 1 converges the reproduction light by the lens 15. At this time, the reproduction light passes through the lens 15 to cancel out aberration.

(再生ステップ)
続いて、ホログラム記録再生装置1は、撮像素子16によって、再生光によって示されるページデータを撮像する。そして、撮像されたページデータは、図示しないコンピュータ等よって復号され、デジタル情報が再生される。
(Playback step)
Subsequently, the hologram recording / reproducing apparatus 1 images the page data indicated by the reproduction light by the imaging element 16. The captured page data is decoded by a computer (not shown) or the like, and digital information is reproduced.

[ホログラム記録再生装置の構成(第二の実施の形態)]
次に、図4を参照して、本発明における第二の実施の形態であるホログラム記録再生装置1Aの構成について説明する。図4は、本発明における第二の実施の形態であるホログラム記録再生装置の構成を模式的に示した構成図である。なお、図4では、記録時のレーザビームの光路を実線で、再生時の光路を破線で模式的に示し、進行方向を矢印で示している。
[Configuration of Hologram Recording / Reproducing Device (Second Embodiment)]
Next, the configuration of a hologram recording / reproducing apparatus 1A according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a configuration diagram schematically showing the configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the optical path of the laser beam during recording is schematically indicated by a solid line, the optical path during reproduction is schematically indicated by a broken line, and the traveling direction is indicated by an arrow.

図4に示すように、ホログラム記録再生装置1Aは、記録媒体Dに体積ホログラム記録し、更に、記録されたデジタル情報を、位相共役を用いて再生するものである。なお、ここでは、ホログラム記録再生装置1Aが、球面波シフト多重方式によって多重記録することとした。   As shown in FIG. 4, the hologram recording / reproducing apparatus 1A performs volume hologram recording on a recording medium D, and further reproduces the recorded digital information using phase conjugation. Here, the hologram recording / reproducing apparatus 1A performs multiplex recording by the spherical wave shift multiplex method.

ホログラム記録再生装置1Aは、ホログラム記録再生装置1(図1参照)のガルバノミラー13及びリレーレンズ光学系14に代えてレンズ17Aを備える。ホログラム記録再生装置1A内のレンズ17A以外の構成は、図1に示したものと同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。   The hologram recording / reproducing apparatus 1A includes a lens 17A instead of the galvanometer mirror 13 and the relay lens optical system 14 of the hologram recording / reproducing apparatus 1 (see FIG. 1). Since the configuration other than the lens 17A in the hologram recording / reproducing apparatus 1A is the same as that shown in FIG. 1, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

レンズ(参照光照射手段)17Aは、図示しないレーザ光源から出射されたレーザビーム(参照光)を集光して、記録媒体Dに照射するものである。ここでは、レンズ17Aは、両凸レンズ(単レンズ)からなることとした。なお、レンズ17Aは、参照光を集光できればよく、例えば、フレネルゾーンプレート、回折格子、ホログラムレンズなどの回折光学素子であってもよい。   The lens (reference light irradiation means) 17A collects a laser beam (reference light) emitted from a laser light source (not shown) and irradiates the recording medium D. Here, the lens 17A is made of a biconvex lens (single lens). The lens 17A only needs to be able to collect the reference light, and may be, for example, a diffractive optical element such as a Fresnel zone plate, a diffraction grating, or a hologram lens.

このレンズ17Aは、記録媒体Dにおいて、レンズ12から出射した信号光と交差する位置、あるいは、再生したいホログラムが記録された位置に球面波の参照光を照射する。また、図示しないレンズ位置変更手段によって、参照光の光軸方向にレンズ17Aの位置が変更される。これによって、記録時と再生時とで参照光を集光する位置を光軸方向にずらすことができる。   This lens 17A irradiates the reference light of the spherical wave at the position where the signal light emitted from the lens 12 intersects the recording medium D or the position where the hologram to be reproduced is recorded. Further, the position of the lens 17A is changed in the optical axis direction of the reference light by a lens position changing unit (not shown). As a result, the position where the reference light is collected during recording and during reproduction can be shifted in the optical axis direction.

ここで、図5を参照(適宜図4参照)して、記録時及び再生時における参照光について説明する。図5は、記録時及び再生時における参照光を模式的に示す模式図、(a)は、記録時に照射される参照光を模式的に示す模式図、(b)は、再生時に照射される参照光を模式的に示す模式図である。なお、図5において、参照光の光路及び波面を模式的に示し、また、信号光と再生光との光路及び波面の図示を省略した。   Here, reference light at the time of recording and reproduction will be described with reference to FIG. 5 (refer to FIG. 4 as appropriate). FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing reference light during recording and reproduction, (a) is a schematic diagram schematically showing reference light irradiated during recording, and (b) is irradiated during reproduction. It is a schematic diagram which shows a reference beam typically. In FIG. 5, the optical path and wavefront of the reference light are schematically shown, and the optical path and wavefront of the signal light and the reproduction light are not shown.

記録時には、レンズ12から出射した信号光と、レンズ17Aから出射した球面波の参照光とが、記録媒体Dに照射される。図5(a)では、記録媒体Dの面A(記録面)より手前側において参照光が集光されて信号光とともに照射される。そして、点a、b、c、dによって囲まれる領域にホログラムが記録される。   At the time of recording, the recording medium D is irradiated with the signal light emitted from the lens 12 and the spherical wave reference light emitted from the lens 17A. In FIG. 5A, the reference light is collected on the front side of the surface A (recording surface) of the recording medium D and irradiated with the signal light. A hologram is recorded in a region surrounded by points a, b, c, and d.

また、再生時には、図5(b)に示すように、面Aの位置に、面Aの裏面である面Bがくるように記録媒体Dが転置される。そして、レンズ17Aから出射した参照光が、記録媒体Dの面Bに照射される。このとき、記録媒体Dは転置されているため、レンズ17Aの位置を光軸方向に移動させて、ホログラム再生条件を満足させる。図5(b)では、図示しないレンズ位置変更手段によって、レンズ17Aを参照光の光軸上で記録媒体Dに近づけ、球面波の参照光を、記録媒体Dを通過した面Aの奥側において集光させる。そして、点a、b、c、dによって囲まれる領域に記録されたホログラムによって、再生光が生成される。   At the time of reproduction, as shown in FIG. 5B, the recording medium D is transposed so that the surface B, which is the back surface of the surface A, comes to the position of the surface A. Then, the reference light emitted from the lens 17A is applied to the surface B of the recording medium D. At this time, since the recording medium D is transposed, the position of the lens 17A is moved in the optical axis direction to satisfy the hologram reproduction condition. In FIG. 5B, the lens position changing means (not shown) brings the lens 17A closer to the recording medium D on the optical axis of the reference light, and the spherical wave reference light is moved behind the surface A that has passed the recording medium D. Collect light. Then, reproduction light is generated by the hologram recorded in the region surrounded by the points a, b, c, and d.

これによって、記録媒体Dの点a、b、c、dによって囲まれる領域には、記録時と逆の向きから同一の波面の参照光が照射される。そのため、再生光は位相共役波となり、再生光の収差を打ち消すことができる。これによって、ホログラム記録再生装置1Aは、位相共役を用いた再生が可能となり、収差の影響をほとんど受ない、安定した記録再生性能が得られる。なお、球面波は、平面波をレンズ(図示せず)又は回折光学素子(図示せず)等によって屈折又は回折させることで生成することができる。   As a result, the area surrounded by the points a, b, c, and d of the recording medium D is irradiated with reference light having the same wavefront from the opposite direction to that during recording. Therefore, the reproduction light becomes a phase conjugate wave, and the aberration of the reproduction light can be canceled. As a result, the hologram recording / reproducing apparatus 1A can perform reproduction using phase conjugation, and can obtain stable recording / reproducing performance that is hardly affected by aberration. The spherical wave can be generated by refracting or diffracting a plane wave with a lens (not shown) or a diffractive optical element (not shown).

以上、本発明に係るホログラム記録再生装置1、1Aについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、SLM11にDMDを用いることとしてもよい。また、記録媒体Dに、光感光性有機材料ではなくフォトリフラクティブ結晶を用いることとしてもよい。更に、レーザ光源として青紫色レーザ光源を用いることとしてもよい。また、変調方式として、2:4変調方式以外の変調方式、例えば、3:16変調方式、NRZ(Non−Return to Zero;非ゼロ復帰)方式、差分コード方式によって変調してページデータを構成することとしてもよい。   The hologram recording / reproducing apparatus 1 or 1A according to the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this. For example, a DMD may be used for the SLM 11. The recording medium D may be made of a photorefractive crystal instead of a photosensitive organic material. Further, a blue-violet laser light source may be used as the laser light source. Further, as a modulation method, page data is configured by modulation by a modulation method other than 2: 4 modulation method, for example, 3:16 modulation method, NRZ (Non-Return to Zero) method, or differential code method. It is good as well.

更に、反射型ホログラムの形態をとることとしてもよい。また、ペリストロフィック多重や、位相コード多重といった別の多重方式の形態をとることとしてもよいし、角度多重方式とシフト多重方式とを合わせたポリトピック方式としてもよい。   Furthermore, it may be in the form of a reflection hologram. Further, another multiplexing scheme such as peritropic multiplexing or phase code multiplexing may be employed, or a polytopic scheme combining the angle multiplexing scheme and the shift multiplexing scheme may be employed.

本発明における第一の実施の形態であるホログラム記録再生装置の構成を模式的に示した構成図である。1 is a configuration diagram schematically showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明における第一の実施の形態であるホログラム記録再生装置のSLMで生成されるページデータの例を模式的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows typically the example of the page data produced | generated by SLM of the hologram recording / reproducing apparatus which is 1st embodiment in this invention. 本発明における第一の実施の形態であるホログラム記録再生装置において、参照光が照射される記録媒体の向きと、信号光、参照光及び再生光とを模式的に示す模式図、(a)は、記録時の記録媒体の向きと、信号光及び参照光の波面を模式的に示す模式図、(b)は、再生時の記録媒体の向きと、参照光及び再生光の波面を模式的に示す模式図である。In the hologram recording / reproducing apparatus according to the first embodiment of the present invention, a schematic diagram schematically showing the direction of the recording medium irradiated with the reference light, the signal light, the reference light, and the reproducing light, (a) FIG. 5B is a schematic diagram schematically showing the direction of the recording medium at the time of recording and the wavefronts of the signal light and the reference light. FIG. 5B schematically shows the direction of the recording medium at the time of reproduction and the wavefronts of the reference light and the reproducing light. It is a schematic diagram shown. 本発明における第二の実施の形態であるホログラム記録再生装置の構成を模式的に示した構成図である。It is the block diagram which showed typically the structure of the hologram recording / reproducing apparatus which is 2nd embodiment in this invention. 本発明における第二の実施の形態であるホログラム記録再生装置において、記録時及び再生時における参照光を模式的に示す模式図、(a)は、記録時に照射される参照光を模式的に示す模式図、(b)は、再生時に照射される参照光を模式的に示す模式図である。In the hologram recording / reproducing apparatus according to the second embodiment of the present invention, a schematic diagram schematically showing reference light at the time of recording and reproduction, (a) schematically shows the reference light irradiated at the time of recording. Schematic diagram (b) is a schematic diagram schematically showing reference light irradiated during reproduction. 従来の位相共役を用いない角度多重光学系による体積ホログラム記録を説明するための説明図、(a)は、従来の位相共役を用いない角度多重光学系の構成を示す構成図、(b)は、記録媒体に体積ホログラム記録を行う際の信号光と参照光の光路及び波面を模式的に示した模式図、(c)は、(b)で干渉縞が記録された記録媒体に照射する参照光の光路及び波面と、この際に生成される再生光の光路及び波面とを模式的に示した模式図である。Explanatory drawing for demonstrating the volume hologram recording by the angle multiplexing optical system which does not use the conventional phase conjugation, (a) is a block diagram which shows the structure of the angle multiplexing optical system which does not use the conventional phase conjugation, (b) Schematic diagram schematically showing optical paths and wavefronts of signal light and reference light when performing volume hologram recording on the recording medium, (c) is a reference for irradiating the recording medium on which interference fringes are recorded in (b) It is the schematic diagram which showed typically the optical path and wavefront of light, and the optical path and wavefront of reproduction | regeneration light produced | generated in this case. 従来の位相共役を用いた角度多重光学系の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the angle multiplexing optical system using the conventional phase conjugation. 従来の位相共役を用いた角度多重光学系による記録及び再生時における光を説明するための説明図、(a)は、記録媒体に体積ホログラム記録を行う際の信号光と参照光の波面を模式的に示した模式図、(b)は、(a)で干渉縞が記録された記録媒体に照射する参照光の波面と、この際に生成される再生光の波面とを模式的に示した模式図である。Explanatory drawing for demonstrating the light at the time of recording and reproduction | regeneration by the angle multiplexing optical system using the conventional phase conjugation, (a) is a schematic diagram of the wavefront of the signal light and the reference light when performing volume hologram recording on the recording medium (B) schematically shows the wavefront of the reference light applied to the recording medium on which the interference fringes are recorded in (a) and the wavefront of the reproduction light generated at this time. It is a schematic diagram.

符号の説明Explanation of symbols

1、1A ホログラム記録再生装置
11 SLM
12 レンズ
13 ガルバノミラー
14 リレーレンズ光学系
15 レンズ
16 撮像素子(検出手段)
17A レンズ(参照光照射手段)
1, 1A Hologram recording / reproducing device 11 SLM
12 Lens 13 Galvano mirror 14 Relay lens optical system 15 Lens 16 Image sensor (detection means)
17A lens (reference light irradiation means)

Claims (2)

記録媒体に信号光と参照光とを照射して、前記信号光によって示される情報を光の位相情報として記録し、前記信号光によって示される情報を再生するホログラム記録再生装置であって、
前記信号光を前記記録媒体に照射する信号光照射手段と、
前記参照光を前記記録媒体に照射する参照光照射手段と、
前記記録媒体に前記信号光照射手段からの信号光と前記参照光照射手段からの参照光とを照射して前記位相情報を記録した際に、前記参照光が照射された前記記録媒体の記録面の位置に当該記録面の裏面がくるように転置された当該記録媒体に、前記参照光照射手段からの参照光が照射されたときに、当該記録媒体から出射する再生光を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とするホログラム記録再生装置。
A hologram recording / reproducing device that irradiates a recording medium with signal light and reference light, records information indicated by the signal light as light phase information, and reproduces the information indicated by the signal light,
Signal light irradiation means for irradiating the recording medium with the signal light;
Reference light irradiating means for irradiating the recording medium with the reference light;
The recording surface of the recording medium irradiated with the reference light when the phase information is recorded by irradiating the recording medium with the signal light from the signal light irradiation means and the reference light from the reference light irradiation means Detecting means for detecting reproduction light emitted from the recording medium when the reference light from the reference light irradiating means is applied to the recording medium transposed so that the back surface of the recording surface is positioned at ,
A hologram recording / reproducing apparatus comprising:
信号光を記録媒体に照射する信号光照射手段と、参照光を前記記録媒体に照射する参照光照射手段と、前記参照光のみが照射された際に出射する再生光を検出する検出手段とを備えるホログラム記録再生装置を用いて、前記記録媒体に前記信号光と前記参照光とを照射して、前記信号光によって示される情報を光の位相情報として記録し、前記信号光によって示される情報を再生するホログラム記録再生方法であって、
前記信号光照射手段からの信号光と前記参照光照射手段からの参照光とを前記記録媒体に照射する記録ステップと、
この記録ステップにおいて前記参照光が照射された前記記録媒体の記録面の位置に当該記録面の裏面がくるように転置された当該記録媒体に、前記参照光照射手段からの参照光を照射する再生ステップと、
この再生ステップにおいて前記参照光が照射された際に前記記録媒体から出射した再生光を検出する検出ステップと、
を含むことを特徴とするホログラム記録再生方法。
Signal light irradiation means for irradiating the recording medium with signal light, reference light irradiation means for irradiating the recording medium with reference light, and detection means for detecting reproduction light emitted when only the reference light is irradiated Using the hologram recording / reproducing device provided, the recording medium is irradiated with the signal light and the reference light, information indicated by the signal light is recorded as light phase information, and information indicated by the signal light is recorded. A hologram recording / reproducing method for reproducing,
A recording step of irradiating the recording medium with the signal light from the signal light irradiation means and the reference light from the reference light irradiation means;
Reproduction of irradiating the reference light from the reference light irradiating means onto the recording medium transposed so that the back surface of the recording surface comes to the position of the recording surface of the recording medium irradiated with the reference light in this recording step Steps,
A detection step of detecting reproduction light emitted from the recording medium when the reference light is irradiated in the reproduction step;
A hologram recording / reproducing method comprising:
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