JP2008275878A - ホログラム記録または再生用光学装置及びホログラム記録または再生用光学装置制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造で、記録・再生精度及び記録・再生速度を向上できるホログラム記録または再生用光学装置及びホログラム記録または再生用光学装置制御方法を提供する。
【解決手段】光記録媒体２８上に光源１０からの光を照射する際に、照射位置移動用プリズム手段２２により、光記録媒体２８の移動速度に応じて、光記録媒体２８上の同一箇所に光を所定時間照射して、記録・再生精度を向上させる。また、その際に生じる光路長の変動を、補償用プリズム手段２０により補償する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホログラム記録または再生用光学装置及びホログラム記録または再生用光学装置制御方法に関する。

ホログラム記録再生方法は、二値のデジタルデータ「０，１」を例えば「明、暗」としてデジタル画像化した信号光をホログラムとして記録再生することによりデジタルデータの記録再生を行うものである。この場合、信号光はレンズによりフーリエ変換され、フーリエ変換像が光記録媒体に照射される。また、信号光と干渉して干渉縞を生成する参照光も同時に光記録媒体に照射される。

このようなホログラム記録再生装置においては、記録光または再生光の光源として安価な半導体レーザが使用される場合が多い。この半導体レーザは出力光が弱いので、記録・再生精度を向上するために、光記録媒体の同一箇所に一定時間記録光または再生光を照射する必要がある。例えば、下記特許文献１には、対物レンズ（フーリエ変換レンズ）を光記録媒体のトラック方向に移動させることにより同一箇所に一定時間記録光または再生光を照射する技術が開示されている。この場合、記録・再生速度は、対物レンズの移動速度に依存することになるので、記録・再生の高速化には限界がある。
特開２００３−１７８４５８号公報

本発明の目的は、簡易な構造で、記録・再生精度及び記録・再生速度を向上でき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を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載のホログラム記録または再生用光学装置の発明は、光記録媒体上に照射する記録光または再生光を出射する記録光または再生光出射手段と、前記光記録媒体の移動速度に応じて移動しつつ前記記録光または再生光を屈折させ、前記光記録媒体への前記記録光または再生光の照射位置を前記光記録媒体の移動方向に所定距離移動させて、前記光記録媒体上の同一箇所に前記記録光または再生光を所定時間照射する照射位置移動用プリズム手段と、前記照射位置移動用プリズム手段の移動速度に応じて移動し、前記記録光または再生光の光路長を補償する補償用プリズム手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記照射位置移動用プリズム手段が、前記光記録媒体に前記記録光または再生光を照射するレンズへの入射前に他のレンズにより結ばれる焦点の位置を前記光記録媒体面の水平方向に移動させることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載発明のにおいて、前記照射位置移動用プリズム手段が、前記光記録媒体への前記光の照射位置を前記光記録媒体面の水平方向に周期的に移動させることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項記載の発明において、前記照射位置移動用プリズム手段と前記補償用プリズム手段とが、所定個数のプリズムが周縁上に配置された円盤を含み、前記２つの円盤は、互いに所定角度をなす回転軸を有することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記記録光または再生光が前記補償用プリズム手段としてのプリズムの入射面に垂直に入射することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項４または請求項５記載の発明において、前記照射位置移動用プリズム手段と前記補償用プリズム手段とが、互いに同方向に回転することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項４または請求項５記載の発明において、前記照射位置移動用プリズム手段と前記補償用プリズム手段とが、互いに逆方向に回転することを特徴とする。

請求項８記載のホログラム記録または再生用光学装置制御方法の発明は、光記録媒体上に照射する記録光または再生光を出射するステップと、前記記録光または再生光を屈折させ、前記光記録媒体への前記記録光または再生光の照射位置を前記光記録媒体の移動方向に所定距離移動させて、前記光記録媒体上の同一箇所に前記記録光または再生光を所定時間照射するステップと、前記記録光または再生光の光路長を補償するステップと、を備えることを特徴とする。

請求項１から請求項３の発明によれば、それぞれ本発明を用いない場合と比べて、光源や記録媒体を精密に制御しなくても、光記録媒体の同一箇所に一定時間記録光または再生光を照射することができる。

請求項４から請求項７の発明によれば、それぞれ、照射位置移動用プリズム手段と補償用プリズム手段とが、所定個数のプリズムが周縁上に配置された円盤を含まない場合に比べて、記録・再生速度を向上することができる。

請求項８の発明によれば、本発明を用いない場合と比べて、光源や記録媒体を精密に制御しなくても、光記録媒体の同一箇所に一定時間記録光または再生光を照射することができるホログラム記録再生方法を提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）を、図面に従って説明する。

図１には、本発明にかかるホログラム記録または再生用光学装置の一実施形態の構成例が示される。図１において、信号光をホログラムとして記録する際には、光源１０からのコヒーレント光をレンズ１２，１４によって口径の広い平行光にし、空間光変調器１６に入射させる。

上記空間光変調器１６は、例えば液晶パネルにより構成され、図示しないコンピュータによって２値のデジタルデータ「０，１」を「明、暗」としたデジタル画像（２値画像、ただしこれには限定されない）を表示する。これによって、空間光変調器１６を通過した光は、２値画像の各画素の値に応じて強度変調されて信号光Ｓとなる。この信号光Ｓを、リレーレンズ１８を介して補償用プリズム手段２０及び照射位置移動用プリズム手段２２を通過させ、リレーレンズ２４を介してフーリエ変換レンズ２６に入射させる。信号光Ｓは、フーリエ変換レンズ２６によってフーリエ変換され、光記録媒体２８に照射される。

ここで、照射位置移動用プリズム手段２２は、光記録媒体２８へ照射される記録光または再生光（信号光Ｓまたは参照光Ｒ）の照射位置を、回転している光記録媒体２８の移動方向に所定距離、周期的に移動させて、光記録媒体２８上の同一箇所に上記記録光または再生光を所定時間照射するために設けられている。また、補償用プリズム手段２０は、上記照射位置移動用プリズム手段２２を通過する記録光または再生光の光路長を補償し、焦点位置が光記録媒体の厚さ方向にぶれないようにするために設けられている。これらの補償用プリズム手段２０及び照射位置移動用プリズム手段２２については後述する。

また、参照光Ｒは、上記信号光Ｓと光軸を共通にして、その外側から光記録媒体２８に照射される。この参照光Ｒは、光源１０からのコヒーレント光をレンズ１２，１４によって平行光にし、空間光変調器１６の外周領域に入射させる。空間光変調器１６の外周領域を通過した参照光Ｒは、信号光Ｓと同様に、リレーレンズ１８、補償用プリズム手段２０、照射位置移動用プリズム手段２２、リレーレンズ２４及びフーリエ変換レンズ２６を介して光記録媒体２８に照射される。

以上の工程により、光記録媒体２８中でフーリエ変換後の信号光Ｓと参照光Ｒとが干渉して、光記録媒体２８に信号光Ｓがホログラムとして記録される。

なお、上記空間光変調器１６は透過型として記載されているが、反射型とすることもできる。また、参照光Ｒは、信号光Ｓと光軸を共通としなくてもよい。その場合には、適宜なビームスプリッタ及び適宜な反射鏡により信号光Ｓとは別の光路を通過させて光記録媒体２８に参照光Ｒを照射し、参照光Ｒの光路にも補償用プリズム手段２０及び照射位置移動用プリズム手段２２を配置する。

次に、図１において、ホログラムの回折光から情報を再生する際には、光源１０からのコヒーレント光を空間光変調器１６により参照光Ｒのみとし、リレーレンズ１８を介して補償用プリズム手段２０及び照射位置移動用プリズム手段２２を通過させ、リレーレンズ２４を介してフーリエ変換レンズ２６に入射させる。この参照光Ｒを、フーリエ変換レンズ２６を介して光記録媒体２８に照射し、これにより発生するホログラムからの回折光を逆フーリエ変換レンズ２７で平行光とし、適宜な光検出器により受光してホログラムに含まれていた情報を取得する。

図２には、上記補償用プリズム手段２０及び照射位置移動用プリズム手段２２の構成例が示される。図２において、補償用プリズム手段２０は、所定個数の回転プリズム３０ａが周縁上に配置された円盤３２ａと固定プリズム３４ａとにより構成されている。また、照射位置移動用プリズム手段２２は、所定個数の回転プリズム３０ｂが周縁上に配置された円盤３２ｂと固定プリズム３４ｂとにより構成されている。このような補償用プリズム手段２０及び照射位置移動用プリズム手段２２は、互いの回転軸３６ａ，３６ｂが所定角度をなすように配置されている。図２の例では、補償用プリズム手段２０及び照射位置移動用プリズム手段２２を構成する円盤３２ａ及び円盤３２ｂが、図示しない適宜な回転制御装置及び電動機により、上記回転軸３６ａ，３６ｂを中心として図の矢印Ａ，Ｂ方向（同じ方向）に回転する構成となっている。

また、補償用プリズム手段２０においては、回転プリズム３０ａの入射面に垂直に光（信号光Ｓまたは参照光Ｒ）が入射し固定プリズム３４ａを介して照射位置移動用プリズム手段２２に入射する。照射位置移動用プリズム手段２２において、上記光は回転プリズム３０ｂに入射し、固定プリズム３４ｂを介して光記録媒体２８方向に出射する。なお、図２では、光が補償用プリズム手段２０を通過した後照射位置移動用プリズム手段２２を通過しているが、この順序には限定されず逆の順序でもよい。

図３には、上記光が進行する光路の説明図が示される。図３において、光は回転プリズム３０ａの入射面Iに垂直に入射した後、固定プリズム３４ａを介して回転プリズム３０ｂの斜面Vに入射する。回転プリズム３０ｂの斜面Vに入射した光は、次に固定プリズム３４ｂに入射する。このときに、光は屈折により回転プリズム３０ｂの斜面Vにおける入射位置αよりも図の左方向の出射位置βから固定プリズム３４ｂの出射面VIIIを出射する。この入射位置αと出射位置βとの差は、回転プリズム３０ｂの厚さに依存する。回転プリズム３０ｂは、照射位置移動用プリズム手段２２を構成する円盤３２ｂの回転に伴い、図３の矢印Ｂ方向に移動しているので、この移動に伴い、出射位置βが図の左方向に移動することになる。これにより、図１におけるリレーレンズ２４への入射光の方向が変更され、フーリエ変換レンズ２６を介して光記録媒体２８に入射する光の位置も移動する。この入射位置の移動方向は、回転プリズム３０ｂの回転移動方向及び回転プリズム３０ｂと固定プリズム３４ｂとの配置の設定により、光記録媒体２８の移動方向に一致させることができる。

ここで、照射位置移動用プリズム手段２２には、複数の回転プリズム３０ｂが設けられており、図２の矢印Ｂ方向に回転するので、上記光記録媒体２８に入射する光の位置は、各回転プリズム３０ｂ毎に周期的に移動することになる。そこで、光記録媒体２８の回転速度に応じて回転プリズム３０ｂの移動速度を設定すれば、上記周期的な入射光の位置の移動により、光記録媒体２８の同一箇所に一定時間光を照射することが可能となる。

また、上記回転プリズム３０ｂの矢印Ｂ方向への移動に伴い、回転プリズム３０ｂと固定プリズム３４ｂとを通過する光の光路長が変化するが、これによりフーリエ変換レンズ２６の焦点位置も光の進行方向にずれるので、光記録媒体２８におけるホログラムの形成が困難になる。そこで、補償用プリズム手段２０としての回転プリズム３０ａ及び固定プリズム３４ａにより焦点が媒体の厚さ方向でぶれないように光路長を補正する。すなわち、光が入射している回転プリズム３０ａ及び回転プリズム３０ｂの入射面が空間的に光の進行方向で重なるように配置し、円盤３２ａを円盤３２ｂと同じ速度で回転させる。このとき、図３に示されるように、光が通過する厚さが回転プリズム３０ａでは矢印Ａ方向への移動に伴って薄くなり、回転プリズム３０ｂでは矢印Ｂ方向への移動に伴って厚くなる。これにより、回転プリズム３０ａ、固定プリズム３４ａ、回転プリズム３０ｂ及び固定プリズム３４ｂを通過する光の光路長を常に一定にすることができる。このため、フーリエ変換レンズ２６の焦点位置のずれを回避することができる。

なお、補償用プリズム手段２０は、回転プリズム３０ａの入射面Iと固定プリズム３４ａの出射面IVとが平行なるように構成する。光は回転プリズム３０ａの入射面Iに垂直に入射するようにしておくので、回転プリズム３０ａへの入射光と固定プリズム３４ａの出射光とが平行となる。また、回転プリズム３０ａの出射面IIと固定プリズム３４ａの入射面IIIとが回転プリズム３０ａの移動方向Ａと平行になるように構成する。これにより、回転プリズム３０ａが矢印Ａ方向へ移動しても固定プリズム３４ａの入射面IIIの一定の位置に光が入射することになる。従って、光は固定プリズム３４ａの出射面IVの一定の位置から出射するとともに、回転プリズム３０ａと固定プリズム３４ａとを通過する光の光路長は回転プリズム３０ａへの入射位置のみにより決定されることになる。このため、照射位置移動用プリズム手段２２における回転プリズム３０ｂの移動に伴う光路長の変化を、回転プリズム３０ａの移動速度の制御のみにより容易に補正することができる。

図４には、照射位置移動用プリズム手段２２による光記録媒体２８への光の入射位置の移動原理の説明図が示される。図４では、リレーレンズ２４の手前で、図１のリレーレンズ１８により焦点を結んだ光がリレーレンズ２４により平行光となり、フーリエ変換レンズ２６により光記録媒体２８上に焦点を結んでいる。一般に、平行光がフーリエ変換レンズ２６に入射する場合は、平行光を光軸に垂直方向に平行移動しても光記録媒体２８への光の入射位置は移動しないが、リレーレンズ２４の手前で一度結んだ焦点を光軸に垂直方向に移動すると、光記録媒体２８への光の入射位置も移動する。

図４において、リレーレンズ２４の手前で結ぶ焦点（図１のリレーレンズ１８による焦点）の位置を、上記照射位置移動用プリズム手段２２としての回転プリズム３０ｂ及び固定プリズム３４ｂにより距離Ｌ_１だけずらすと、光記録媒体２８への光の入射位置がＬ_２だけずれる。このとき、リレーレンズ２４の焦点距離をｆ_１としフーリエ変換レンズ２６の焦点距離をｆ_２とすると、
ｆ_１／ｆ_２＝Ｌ_１／Ｌ_２
の関係がある。従って、上記式に基づき、光記録媒体２８に入射する光の位置の移動量を設定することができる。

図５には、補償用プリズム手段２０及び照射位置移動用プリズム手段２２の他の構成例が示される。図５において、補償用プリズム手段２０に形成された回転プリズム３０ａは、図２の場合と斜面の方向が逆になっており、円盤３２ａと円盤３２ｂとが、下記図６（ｂ）に示されるように、互いの回転中心を結ぶ線の方向にずれて配置されている。また、円盤３２ａの回転方向は、矢印Ｃで示されるように、図２の場合とは逆方向となっている。従って、図５の実施形態では、円盤３２ａと円盤３２ｂとが逆方向に回転する。このような構成によっても、図３で示される原理により光記録媒体２８に入射する光の位置を移動することができる。

図６（ａ），（ｂ）には、図２及び図６に示される補償用プリズム手段２０及び照射位置移動用プリズム手段２２を構成する円盤３２ａと円盤３２ｂとの配置例が示される。図６（ａ）は、図２の配置例であり、円盤３２ａと円盤３２ｂとが空間的に上下（光の入射方向）で重なっている。

これに対して、図６（ｂ）は、図５の配置例であり、円盤３２ａと円盤３２ｂとが互いの回転中心を結ぶ線の方向にずれている。このため、回転プリズム３０ａ，３０ｂは、光が入射するもの及びそれに隣接するものだけが空間的に重なることになる。

なお、図２に示された円盤３２ａと円盤３２ｂとを、図６（ｂ）のように配置し、同方向（矢印Ａ，Ｂの方向）に回転してもよく、図５に示された円盤３２ａと円盤３２ｂとを、図６（ａ）のように配置し、逆方向（矢印Ｂ，Ｃの方向）に回転してもよい。

本発明にかかるホログラム記録または再生用光学装置の一実施形態の構成例を示す図である。 補償用プリズム手段及び照射位置移動用プリズム手段の構成例を示す図である。 光が進行する光路の説明図である。 照射位置移動用プリズム手段による光記録媒体への光の入射位置の移動原理の説明図である。 補償用プリズム手段及び照射位置移動用プリズム手段の他の構成例を示す図である。 補償用プリズム手段及び照射位置移動用プリズム手段を構成する円盤の配置例を示す図である。

符号の説明

１０ 光源、１２，１４ レンズ、１６ 空間光変調器、１８，２４ リレーレンズ、２０ 補償用プリズム手段、２２ 照射位置移動用プリズム手段、２６ フーリエ変換レンズ、２７ 逆フーリエ変換レンズ、２８ 光記録媒体、３０ａ，３０ｂ 回転プリズム、３２ａ，３２ｂ 円盤、３４ａ，３４ｂ 固定プリズム、３６ａ，３６ｂ 回転軸。

Claims (8)

1. 光記録媒体上に照射する記録光または再生光を出射する記録光または再生光出射手段と、
   前記光記録媒体の移動速度に応じて移動しつつ前記記録光または再生光を屈折させ、前記光記録媒体への前記記録光または再生光の照射位置を前記光記録媒体の移動方向に所定距離移動させて、前記光記録媒体上の同一箇所に前記記録光または再生光を所定時間照射する照射位置移動用プリズム手段と、
   前記照射位置移動用プリズム手段の移動速度に応じて移動し、前記記録光または再生光の光路長を補償する補償用プリズム手段と、
   を備えることを特徴とするホログラム記録または再生用光学装置。
2. 請求項１記載のホログラム記録または再生用光学装置において、前記照射位置移動用プリズム手段は、前記光記録媒体に前記記録光または再生光を照射するレンズへの入射前に他のレンズにより結ばれる焦点の位置を前記光記録媒体面の水平方向に移動させることを特徴とするホログラム記録または再生用光学装置。
3. 請求項１または請求項２記載のホログラム記録または再生用光学装置において、前記照射位置移動用プリズム手段は、前記光記録媒体への前記光の照射位置を前記光記録媒体面の水平方向に周期的に移動させることを特徴とするホログラム記録または再生用光学装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項記載のホログラム記録または再生用光学装置において、前記照射位置移動用プリズム手段と前記補償用プリズム手段とは、所定個数のプリズムが周縁上に配置された円盤を含み、前記２つの円盤は、互いに所定角度をなす回転軸を有することを特徴とするホログラム記録または再生用光学装置。
5. 請求項４記載のホログラム記録または再生用光学装置において、前記記録光または再生光は前記補償用プリズム手段としてのプリズムの入射面に垂直に入射することを特徴とするホログラム記録または再生用光学装置。
6. 請求項４または請求項５記載のホログラム記録または再生用光学装置において、前記照射位置移動用プリズム手段と前記補償用プリズム手段とは、互いに同方向に回転することを特徴とするホログラム記録または再生用光学装置。
7. 請求項４または請求項５記載のホログラム記録または再生用光学装置において、前記照射位置移動用プリズム手段と前記補償用プリズム手段とは、互いに逆方向に回転することを特徴とするホログラム記録または再生用光学装置。
8. 光記録媒体上に照射する記録光または再生光を出射するステップと、
   前記記録光または再生光を屈折させ、前記光記録媒体への前記記録光または再生光の照射位置を前記光記録媒体の移動方向に所定距離移動させて、前記光記録媒体上の同一箇所に前記記録光または再生光を所定時間照射するステップと、
   前記記録光または再生光の光路長を補償するステップと、
   を備えることを特徴とするホログラム記録または再生用光学装置制御方法。

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