JP2008170606A - ホログラフィック情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】角度信号を検出し補正することができるようにすることを目的とする。
【解決手段】光源１から出射された光を平行光束にするエクスパンダ２と、エクスパンダ２を透過した光束を信号光と参照光に分岐するビームスプリッタ５と、信号光及び参照光が干渉されて情報が記録されるとともに参照光が照射されて情報が再生される情報記録媒体２１と、情報記録媒体２１を透過した参照光を同じ光路を通るように反射する第２のミラー２２と、を有し、第２のミラー２２によって反射された参照光を情報記録媒体２１に再入射させることで情報を再生するホログラフィック情報記録再生装置において、第２のミラー２２によって反射され、情報記録媒体２１に再入射した後透過した光束の位置を検出する光検出器２６と、光検出器２６によって検出された光束の位置に基づいて第２のミラー２２の向きを制御する制御手段と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホログラフィック情報記録再生装置に関し、特に、角度信号を検出し補正することができるホログラフィック情報記録再生装置に関する。

ホログラフィを利用して記録媒体に情報を記録するホログラフィック記録は、一般的に、イメージ情報をもった光束と参照光とを記録媒体の内部で重ね合わせ、その干渉縞を記録媒体に書き込むことによって行われる。

情報の再生時には、その記録媒体に参照光を照射することにより、干渉縞による回折によりイメージ情報が再生される。

近年では超高密度記録のために、ボリュームホログラフィ、特にデジタルボリュームホログラフィが実用域で開発され注目を集めている。

ボリュームホログラフィとは、記録媒体の厚み方向を積極的に活用して、３次元的に干渉縞を書き込む方式であり、厚みを増すことで回折効率を高め、多重記録を用いて記録容量の増大を図ることができる。

そして、デジタルボリュームホログラフィとは、ボリュームホログラフィと同様の記録媒体と記録方式を用いつつも記録するイメージ情報を２値化したデジタルパターンに限定したホログラフィック記録方式である。

このデジタルボリュームホログラフィでは、例えばアナログ的な画のような画像情報も、いったんデジタル化して、２次元デジタルパターン情報（ページデータ）に展開し、これをイメージ情報として記録する。

再生時には、このデジタルパターン情報を読み出してデコードすることで、もとの画像に戻して表示する。

これによりＳＮ比（信号雑音比）が多少悪くても、微分検出を行ったり、２値化データをコード化しエラー訂正を行ったりすることで、きわめて忠実に再現することが可能になる。

このような情報の記録再生を行う手段として、記録時に参照光及び信号光に対するホログラム記録媒体の表面の角度を僅かずつ変更することによって、同一エリアに異なる記録情報を多重記録する技術が提案されている。

公知技術としては、非特許文献１の技術がある。

図５及び図６は、従来のホログラフィック情報記録再生装置の構成を示すブロック図である。

波長４０５ｎｍの光源１から出射された光束は、メインエクスパンダ２にてビーム径を調整され、Ａｐｏｄｉｚｅｒ３に入射して等方的な光量分布とされる。

可動１／２波長板４を透過し、偏光ビームスプリッタ５により情報光６及び参照光７に分岐する。

ここで可動１／２波長板４を回転させ、光束の偏光方向を調整し、情報光６及び参照光７の強度バランスを変化させる。

分岐された情報光６は、ビームエクスパンダ８を経て後述するＳＬＭ１２に対し最適なサイズに拡大される。そして、フーリエ面での強度分布を一様にするためのフェイズマスク９を透過し、リレーレンズ１０を経て、偏光ビームスプリッタ１１で反射されＳＬＭ１２に向けて出射する。

ＳＬＭ１２により変調され情報を与えられた光束は偏光方向がπ／２回転され、偏光ビームスプリッタ１１を透過する。

Ｐｏｌｙｔｏｐｉｃ Ｆｉｌｔｅｒ１３（効果は後記する）及びリレーレンズ１４を介し、可動１／２波長板１５を経てストレージレンズ１６に入射し、ディスク２１上に集光される。

ただし、記録時は可動１／２波長板１５にて光束の偏光方向を回転しない。

また、参照光７は、偏光ビームスプリッタ５を透過し、ミラー１７及びミラー１８にて反射され、回転ミラー１９により所望の方向に偏向される。

スキャナレンズ２０へ入射した光束は、回転ミラー１９での偏向方向によらずディスク２１の記録位置を通る。

つまり回転ミラー１９の回転により、ディスク２１の記録位置への参照光７の入射角を変化させることにより角度多重記録が成される。

この干渉パターンをディスクに対して露光することで情報を記録する。

一方、情報再生時は、波長４０５ｎｍの光源１から出射された光束は、メインエクスパンダ２にてビーム径を調整され、Ａｐｏｄｉｚｅｒ３に入射して等方的な光量分布とされる。

可動１／２波長板４を傾け、偏光ビームスプリッタ５にて光束を反射させずに透過させる。

ミラー１７、ミラー１８、回転ミラー１９及びスキャナレンズ２０を経て反射した光束はディスク２１を透過し、折り返し回転ミラー２２によって同じ光路で反射される。

記録時に対して反対からディスク２１に入射した参照光７により再生された再生光２３は、ストレージレンズ１６により平行光束となり、可動１／２波長板１５により偏光方向がπ／２変化する。

所望の再生光と同時に再生された不要な再生光は、リレーレンズ１４間において光軸に対して垂直な面内での集光位置が異なるので所望の再生光のみを通過するＰｏｌｙｔｏｐｉｃ Ｆｉｌｔｅｒ１３により不要な再生光を排除する。

偏光ビームスプリッタ１１により反射されＣＭＯＳ２４に導かれ、信号を検出することで情報を再生する。

通常、このような場合、ＣＭＯＳ２４に入射する再生信号強度が最大になるよう折り返し回転ミラー２２を回転調整することで参照光７の角度制御を行っている。（非特許文献２）
２００６ Optical Data Storage Topical Meeting Conference Proceedings MA1 "The InPhase Professional Archive Drive OMA: Design and Function" ２００６ Optical Data Storage Topical Meeting Conference Proceedings MP4 "The Angle Aligｎｍethod of Reference Beam for Holographic Data Storage"

しかし、従来のホログラフィック情報記録再生装置には、以下のような問題点があった。

従来の技術では、光学台の振動やモバイル用途で利用する際の手ぶれによる振動により再生光７のディスク２１への入射角度が、所望の角度とは異なる角度で入射する場合がある。

すると、所望の角度とは異なる角度において、折り返し回転ミラー２２は信号強度が最大となる角度に調整を行ってしまうという可能性があった。

そのため、折り返し回転ミラー２２を所望の角度に補正するといったことができない可能性があり、安定して所望の再生光２３が得られないということがあった。

そこで、本発明は、振動等により折り返し回転ミラーが所望の角度からずれても、角度信号を検出し補正することができるホログラフィック情報記録再生装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、光源と、該光源から出射された光を平行光束にするエクスパンダと、該エクスパンダを透過した光束を信号光と参照光に分岐するビームスプリッタと、前記信号光及び参照光が干渉されて情報が記録されるとともに前記参照光が照射されて情報が再生される情報記録媒体と、前記参照光を前記情報記録媒体の情報が記録される位置に向かうように偏向させる第１のミラーと、前記情報記録媒体を透過した参照光を同じ光路を通るように反射する第２のミラーと、を有し、該第２のミラーによって反射された前記参照光を前記情報記録媒体に再入射させることで情報を再生するホログラフィック情報記録再生装置において、前記第２のミラーによって反射され、前記情報記録媒体に再入射した後透過した前記光束の位置を検出する光検出器と、前記光検出器によって検出された光束の位置に基づいて前記第２のミラーの向きを制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、光学台の振動やモバイル用途で利用する際の手ぶれによる振動により折り返し回転ミラーが所望の角度からずれても、角度信号を検出しこれを補正することができるようになる。

これにより、折り返し回転ミラーが反射した参照光が不要な再生光を生じる角度にずれても所望の角度に補正し、正確な情報再生が可能となった。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の実施の形態を説明する。

［第１の実施形態］
図１、２、３を用いて、本発明の第１の実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態としてのホログラフィック情報記録再生装置の情報再生時における構成を示すブロック図である。

図１において、１は光源、２はエクスパンダとしてのメインエクスパンダ、３はＡｐｏｄｉｚｅｒ、４及び１５は可動１／２波長板、５及び１１はビームスプリッタとしての偏光ビームスプリッタ、６は情報光、７は参照光である。また、８はビームエクスパンダ、９はフェイズマスク、１０及び１４はリレーレンズ、１２はＳＬＭ、１３はＰｏｌｙｔｏｐｉｃ Ｆｉｌｔｅｒ、１６はストレージレンズ、１７及び１８はミラーである。また、１９は第１のミラーとしての回転ミラー、２０はスキャナレンズ、２１は情報記録媒体としてのディスク、２２は第２のミラーとしての折り返し回転ミラー、２３は再生光、２４はＣＭＯＳ、２５はビームスプリッタである。さらに、２６は光検出器、２７は制御手段としての回転角度制御回路、２８はレンズである。

波長４０５ｎｍの光源１から出射された光束は、メインエクスパンダ２にてビーム径が調整され、Ａｐｏｄｉｚｅｒ３に入射して等方的な光量分布とされる。可動１／２波長板４を傾け、偏光ビームスプリッタ５にて光束を反射させずに透過させる。

ここで、ミラー１７、ビームスプリッタ２５及び回転ミラー１９により反射した光束はスキャナレンズ２０を経てディスク２１を透過し、折り返し回転ミラー２２によって同じ光路で反射される。

折り返し回転ミラー２２によって反射されディスク２１を透過した光束は、スキャナレンズ２０を経て回転ミラー１９によって反射し、ビームスプリッタ２５を透過し、２分割光検出器２６にて検出される。

この２分割光検出器２６は、図２に示すように、回転ミラー１９の旋回方向と垂直に領域Ａ、Ｂに分割されている。

光学台の振動等の外乱により折り返し回転ミラー２２の回転角度がずれると、２分割光検出器２６上においても光スポットが移動する。

したがって、図２に示すように、回転角度制御回路２７にて２分割光検出器２６上の各領域の差信号をとり演算（数１）を行うことで、折り返し回転ミラー２２の回転ミラー１９に対する角度ズレ信号が得られる（図３）。

角度ズレ信号＝Ａ−Ｂ・・・（数１）
この信号を基に折り返し回転ミラー２２の角度を補正することで、回転ミラー１９で定めた入射角に対する所望の再生信号を得られる。

また、折り返しミラー２２にて反射され記録時に対して反対からディスク２１に入射した参照光７により再生された再生光２３は、ストレージレンズ１６により平行光束となり可動１／２波長板１５により偏光方向がπ／２変化する。

所望の再生光と同時に再生された不要な再生光は、リレーレンズ１４間において光軸に対して垂直な面内での集光位置が異なる。そのため、所望の再生光のみを通過するＰｏｌｙｔｏｐｉｃ Ｆｉｌｔｅｒ１３により不要な再生光は排除される。

偏光ビームスプリッタ１１により反射されＣＭＯＳ２４に導かれ、信号を検出することで情報を再生する。

［第２の実施形態］
図２、３、４を用いて本発明の第２の実施形態について説明する。

図４は、本発明の第２の実施形態としてのホログラフィック情報記録再生装置の情報再生時における構成を示すブロック図である。

図１と異なる箇所は、光検出器２６とビームスプリッタ２５との間に、レンズ２８が設けられ、光検出器２６はレンズ２８によって集光された光を検出することで、光束の位置を検出することである。

図４に示すように、波長４０５ｎｍの光源１から出射された光束は、メインエクスパンダ２にてビーム径を調整され、Ａｐｏｄｉｚｅｒ３に入射して等方的な光量分布とされる。

可動１／２波長板４を傾け、偏光ビームスプリッタ５にて光束を反射させずに透過させる。

ここで、ミラー１７、ビームスプリッタ２５及び回転ミラー１９により反射した光束はスキャナレンズ２０を経てディスク２１を透過し、折り返し回転ミラー２２によって同じ光路で反射される。

折り返し回転ミラー２２によって反射されディスク２１を透過した光束は、スキャナレンズ２０を介して回転ミラー１９によって反射し、ビームスプリッタ２５を透過し、レンズ２８に入射し、２分割検出器面上で集光される。

この２分割光検出器２６は、図２に示すように、回転ミラー１９の旋回方向と垂直に領域Ａ、Ｂに分割されている。

光学台の振動等の外乱により折り返し回転ミラー２２の回転角度がθずれると、反射光束は入射光束に対し２θ光軸が傾いて反射される。

２分割光検出器２６上においては光スポットが基準位置（θ＝０でのスポット位置・検出器中心）に対してｆ×ｓｉｎ２θ移動する（ｆはレンズ２８の焦点距離）。

回転角度制御回路２７にて２分割光検出器２６上の各領域の差信号をとり演算（数１）を行うことで、戻り光束の強度が弱い場合でも、折り返し回転ミラー２２の回転ミラー１９に対する角度ズレ信号が得られる（図３）。

信号を基に折り返し回転ミラー２２の角度を補正することで、回転ミラー１９で定めた入射角に対する所望の再生信号を得られる。

また、折り返し回転ミラー２２にて反射され記録時に対して反対からディスク２１に入射した参照光７により再生された再生光２３は、ストレージレンズ１６により平行光束となり可動１／２波長板１５により偏光方向がπ／２変化する。

所望の再生光と同時に再生された不要な再生光は、リレーレンズ１４間において光軸に対して垂直な面内での集光位置が異なる。そのため、所望の再生光のみを通過するＰｏｌｙｔｏｐｉｃ Ｆｉｌｔｅｒ１３により不要な再生光を排除する。

偏光ビームスプリッタ１１により反射されＣＭＯＳ２４に導かれ、信号を検出することで情報を再生する。

本発明は、イメージ情報をもった光束と参照光とを記録媒体の内部で干渉させ干渉縞を書き込むことで記録され、その記録媒体に参照光が照射されることにより再生されるホログラフィック情報記録再生装置に利用可能である。

本発明の第１の実施形態としてのホログラフィック情報記録再生装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態において、折り返し回転ミラー回転角度ズレ信号を検出する検出器及び回転角度制御回路を示すブロック図である。 本発明の一実施形態において、折り返し回転ミラー回転角度ズレによる光検出器の検出信号を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態としてのホログラフィック情報記録再生装置の構成を示すブロック図である。 従来のホログラフィック情報記録再生装置における記録時の構成を示すブロック図である。 従来のホログラフィック情報記録再生装置における再生時の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 光源
２ メインエクスパンダ
３ Ａｐｏｄｉｚｅｒ
４、１５ 可動１／２波長板
５、１１ 偏光ビームスプリッタ
６ 情報光
７ 参照光
８ ビームエクスパンダ
９ フェイズマスク
１０、１４ リレーレンズ
１２ ＳＬＭ
１３ Ｐｏｌｙｔｏｐｉｃ Ｆｉｌｔｅｒ
１６ ストレージレンズ
１７、１８ ミラー
１９ 回転ミラー
２０ スキャナレンズ
２１ ディスク
２２ 折り返し回転ミラー
２３ 再生光
２４ ＣＭＯＳ
２５ ビームスプリッタ
２６ 光検出器
２７ 回転角度制御回路
２８ レンズ

Claims (4)

1. 光源と、該光源から出射された光を平行光束にするエクスパンダと、
   該エクスパンダを透過した光束を信号光と参照光に分岐するビームスプリッタと、
   前記信号光及び参照光が干渉されて情報が記録されるとともに前記参照光が照射されて情報が再生される情報記録媒体と、
   前記参照光を前記情報記録媒体の情報が記録される位置に向かうように偏向させる第１のミラーと、
   前記情報記録媒体を透過した参照光を同じ光路を通るように反射する第２のミラーと、を有し、
   該第２のミラーによって反射された前記参照光を前記情報記録媒体に再入射させることで情報を再生するホログラフィック情報記録再生装置において、
   前記第２のミラーによって反射され、前記情報記録媒体に再入射した後透過した前記光束の位置を検出する光検出器と、
   前記光検出器によって検出された光束の位置に基づいて前記第２のミラーの向きを制御する制御手段と、を有することを特徴とするホログラフィック情報記録再生装置。
2. 前記光検出器の光束照射面は少なくとも２分割されていて、
   前記光束の位置は、該２分割された光束照射面に照射された光量を差分することで求められることを特徴とする請求項１記載のホログラフィック情報記録再生装置。
3. 前記光検出器により検出される前記光束は、前記第２のミラーにより反射され前記情報記録媒体に再入射し該情報記録媒体を透過し、少なくとも前記第１のミラーにより反射された光束を検出することを特徴とする請求項１又は２記載のホログラフィック情報記録再生装置。
4. 前記第１のミラーと前記光検出器との間にはレンズが設けられ、
   前記光検出器は該レンズによって集光された光を検出することを特徴とする請求項３記載のホログラフィック情報記録再生装置。