JP2014098797A - Hologram recording and reproducing device and method - Google Patents

Hologram recording and reproducing device and method Download PDF

Info

Publication number
JP2014098797A
JP2014098797A JP2012250399A JP2012250399A JP2014098797A JP 2014098797 A JP2014098797 A JP 2014098797A JP 2012250399 A JP2012250399 A JP 2012250399A JP 2012250399 A JP2012250399 A JP 2012250399A JP 2014098797 A JP2014098797 A JP 2014098797A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
recording
reference light
medium
data information
recording medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012250399A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Teruhiko Sugimori
輝彦 杉森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RES INST OF NANOPHOTONICS
RESEARCH INSTITUTE OF NANOPHOTONICS
Original Assignee
RES INST OF NANOPHOTONICS
RESEARCH INSTITUTE OF NANOPHOTONICS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RES INST OF NANOPHOTONICS, RESEARCH INSTITUTE OF NANOPHOTONICS filed Critical RES INST OF NANOPHOTONICS
Priority to JP2012250399A priority Critical patent/JP2014098797A/en
Publication of JP2014098797A publication Critical patent/JP2014098797A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve recording density by enabling shift multiple recording even to a recording medium film thickness direction (z direction) during performing shift multiple recording using a spherical reference wave.SOLUTION: A hologram recording and reproducing device for recording interference fringes obtained by interfering signal light carrying data information with reference light in a recording medium as data information, or reproducing the data information by irradiating the reference light to the recording medium 6 with the data information recorded includes an objective lens 13 for irradiating spherical reference light as the reference light. The objective lens 13 performs shift multiple recording at least toward a medium film thickness direction (z axis) by being relatively moved in a vector direction including the medium film thickness direction (z axis) at least in the recording medium 6.

Description

本発明は、2次元化されたデジタルビットパターンを記録媒体にホログラムとして多重に記録することにより大容量光メモリを構成する上で好適なホログラム記録再生装置及び方法に関するものである。   The present invention relates to a hologram recording / reproducing apparatus and method suitable for constructing a large-capacity optical memory by multiplexly recording a two-dimensional digital bit pattern as a hologram on a recording medium.

従来より、ホログラムを用いてデジタル情報を二次元的に記録すると共にこれを再生するホログラム記録媒体の記録再生装置が提案されている。この記録再生装置では、デジタル情報を記録する場合において、複数の画素よりなる透過型または反射型の空間光変調素子を利用し、記録すべきデジタル情報に基づきコヒーレントな信号レーザ光を空間光変調し、当該空間光変調された信号レーザ光と別途生成したコヒーレントな参照レーザ光とを干渉させることにより二次元的な回折光を生成する。そして、この回折光により形成される像をデジタル情報に対応する二次元情報としてホログラム記録媒体に記録する。   2. Description of the Related Art Conventionally, a recording / reproducing apparatus for a hologram recording medium has been proposed in which digital information is recorded two-dimensionally using a hologram and reproduced. In this recording / reproducing apparatus, when digital information is recorded, a transmissive or reflective spatial light modulator composed of a plurality of pixels is used to spatially modulate coherent signal laser light based on the digital information to be recorded. Then, two-dimensional diffracted light is generated by causing interference between the spatially light-modulated signal laser light and a separately generated coherent reference laser light. Then, the image formed by the diffracted light is recorded on the hologram recording medium as two-dimensional information corresponding to the digital information.

このようなホログラム記録媒体における主な記録再生方法としては、(1)角度多重記録、(2)シフト多重記録、(3)スペックル参照光多重記録等が挙げられる(例えば、非特許文献1参照)。   The main recording / reproducing methods in such a hologram recording medium include (1) angle multiplex recording, (2) shift multiplex recording, (3) speckle reference beam multiplex recording, and the like (for example, see Non-Patent Document 1). ).

(1)の方法では、参照光の角度をわずかずつ変化させてホログラムの多重記録を行う。係る(1)の方法では、記録媒体の膜厚が1mm以上と大きく、ブラッグ回折条件が角度的に厳しい条件のもとで多重記録を行う。そしてブック単位でホログラム多重記録を行い、媒体上を移動して重ならない位置で新たなホログラム多重記録をブック単位で行う。   In the method (1), the multiplex recording of the hologram is performed by changing the angle of the reference beam little by little. In the method (1), the multiple recording is performed under the condition that the film thickness of the recording medium is as large as 1 mm or more and the Bragg diffraction condition is angularly severe. Then, hologram multiplex recording is performed in book units, and new hologram multiplex recording is performed in book units at positions that do not overlap by moving on the medium.

(2)の方法では、参照光を球面波としてホログラム記録を行う。記録されたホログラムはブラッグ回折条件で再生されるが、記録媒体がわずかにシフトするとブラッグ回折条件が解除されホログラム再生が不可能となる。このため、わずかに記録媒体をシフトさせるだけで新たなホログラムの記録が可能となる。   In the method (2), hologram recording is performed using the reference light as a spherical wave. The recorded hologram is reproduced under the Bragg diffraction condition. However, when the recording medium is slightly shifted, the Bragg diffraction condition is canceled and the hologram cannot be reproduced. For this reason, a new hologram can be recorded by slightly shifting the recording medium.

(3)の方法では、(2)の方法と同様なシフト多重記録を行うものであるが、参照光がスペックルパターンで変調されている。このため、記録媒体にホログラム記録された情報を再生する際に、記録時と同様なスペックルパターンであれば再生が可能となる。しかし、記録媒体をわずかの距離に亘りシフトさせると、ホログラムパターンの一致がくずれて情報の再生が不可となる。このため、わずかに記録媒体をシフトさせるだけで新たなホログラムの記録が可能となる。   The method (3) performs shift multiplex recording similar to the method (2), but the reference light is modulated with a speckle pattern. For this reason, when reproducing the information recorded on the hologram on the recording medium, if the speckle pattern is the same as that at the time of recording, the information can be reproduced. However, if the recording medium is shifted over a small distance, the hologram pattern is not matched and information cannot be reproduced. For this reason, a new hologram can be recorded by slightly shifting the recording medium.

志村努(編):ホログラフィックメモリーのシステムと材料,シーエムーシー出版,東京(2006)Tsutomu Shimura (edition): Holographic memory system and materials, CMC Publishing, Tokyo (2006)

従来より主として検討されていた(1)角度多重記録では、参照光角度を0.01°〜0.02°程度の精度で設定する必要がある。かかるオーダーでの角度調整は、わずかな環境温度の変化やドライブの振動等によって簡単に影響を受ける範囲のものである。このため実使用環境では、より高度な角度制御技術が必要となる。また、光学系において角度変化の領域を拡張することが困難であり、記録密度の向上を図るのが困難になるという問題点がある。   In (1) angle multiplex recording, which has been mainly studied conventionally, it is necessary to set the reference beam angle with an accuracy of about 0.01 ° to 0.02 °. The angle adjustment in such an order is within a range that is easily affected by a slight environmental temperature change or drive vibration. For this reason, a more advanced angle control technique is required in an actual use environment. In addition, it is difficult to expand the angle change region in the optical system, and it is difficult to improve the recording density.

一方、従来より検討されていたコリニアあるいはco-axis型シフト多重記録においては、記録原理から厚膜媒体の深さ方向を有効に活用できないという欠点があった。これは同一光軸上に参照光と信号光を配置し対物レンズで媒体に集光するためであり、この場合両者が干渉する領域は媒体内で限られることとなり、媒体膜厚の有効活用ができず高密度化が阻害される。このため厚膜化を図ることによる情報記録の高密度化を図ることができないという問題点があった。   On the other hand, the collinear or co-axis type shift multiplex recording which has been studied conventionally has a drawback that the depth direction of the thick film medium cannot be effectively used from the recording principle. This is because the reference light and the signal light are arranged on the same optical axis and focused on the medium by the objective lens. In this case, the area where both interfere with each other is limited within the medium, and effective use of the medium film thickness is effective. Densification is hindered. For this reason, there is a problem that it is impossible to increase the density of information recording by increasing the film thickness.

また、参照光をスペックルパターン等、ランダム化された振幅あるいは位相変調を行う必要があるが、これらはノイズを多く発生させ信号対雑音比を低下させる。これも高密度化を阻害する要因となる。   Further, the reference light needs to be subjected to randomized amplitude or phase modulation such as a speckle pattern, but these generate a lot of noise and lower the signal-to-noise ratio. This is also a factor that hinders higher density.

従来より提案されていた球面参照波を用いたシフト多重記録の方法では、媒体トラック方向(x方向)に対する多重記録は、数ミクロン程度のシフトで実現可能であるが、ラジアル方向(y方向:ディスク半径方向)ではシフト選択性がゆるく、実際に多重記録を行うためには数100μm程度のシフト量が必要となる。このため、実質的に2次元的な高密度化が困難であった。この球面参照波を用いたシフト多重記録の方法では、コリニア型に比べて信号光と参照光の干渉が膜厚全体で可能であるが、y軸方向の記録密度の向上ができず記録密度に制限があった。   In the conventional shift multiplex recording method using spherical reference waves, multiplex recording in the medium track direction (x direction) can be realized with a shift of about several microns, but the radial direction (y direction: disk) In the radial direction), the shift selectivity is loose, and a shift amount of about several hundred μm is necessary to actually perform multiplex recording. For this reason, it is difficult to increase the density substantially in two dimensions. In this shift multiplex recording method using a spherical reference wave, interference between the signal light and the reference light is possible over the entire film thickness as compared with the collinear type, but the recording density in the y-axis direction cannot be improved and the recording density is increased. There were restrictions.

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、ホログラムを用いてデジタル情報を二次元的に記録すると共にこれを再生する情報記録再生方法及び装置において、球面参照波を用いたシフト多重記録を行う際に記録媒体膜厚方向(z方向)に対してもシフト多重記録可能とすることで記録密度の向上を図ることが可能なホログラム記録再生装置及び方法を提供することにある。   Therefore, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an information recording / reproducing method for recording digital information two-dimensionally using a hologram and reproducing the same, and Hologram recording / reproduction capable of improving recording density by enabling shift multiplex recording in the film thickness direction (z direction) of the recording medium when performing shift multiplex recording using a spherical reference wave. It is to provide an apparatus and method.

請求項1記載のホログラム記録再生装置は、データ情報を担持した信号光と、参照光とを干渉させ、得られた干渉縞を記録媒体にデータ情報として記録し、又は当該データ情報が記録された記録媒体に対し、当該参照光を照射することにより当該データ情報を再生するホログラム記録再生装置において、上記参照光として球面参照光を照射する参照光対物レンズを備え、上記参照光対物レンズは、少なくとも上記記録媒体における媒体膜厚方向(z軸)を含むベクトル方向に相対的に移動させることにより少なくとも媒体膜厚方向(z軸)に向けて上記シフト多重記録を行うことを特徴とする。   The hologram recording / reproducing apparatus according to claim 1 causes the signal light carrying the data information to interfere with the reference light, and records the obtained interference fringes on the recording medium as the data information, or the data information is recorded. In a hologram recording / reproducing apparatus for reproducing the data information by irradiating the recording medium with the reference light, the hologram recording / reproducing apparatus includes a reference light objective lens that irradiates a spherical reference light as the reference light, and the reference light objective lens includes at least The shift multiplex recording is performed at least in the medium film thickness direction (z axis) by relatively moving in the vector direction including the medium film thickness direction (z axis) in the recording medium.

請求項2記載のホログラム記録再生装置は、請求項1記載の発明において、上記参照光対物レンズは、上記記録媒体の両面から上記球面参照光を照射することにより、上記信号光に対して透過型ホログラム記録と反射型ホログラム記録を併用してシフト多重ホログラム記録を行うことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided the hologram recording / reproducing apparatus according to the first aspect, wherein the reference light objective lens is transmissive to the signal light by irradiating the spherical reference light from both surfaces of the recording medium. Shift multiplex hologram recording is performed using both hologram recording and reflection hologram recording.

請求項3記載のホログラム記録再生装置は、請求項1又は2項記載の発明において、上記シフト多重記録が行われた上記記録媒体に対して、媒体膜厚方向(z軸)を含むベクトル方向に上記参照光対物レンズを相対的に移動させることによりデータ情報を再生することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a hologram recording / reproducing apparatus according to the first or second aspect of the present invention, in a vector direction including a medium film thickness direction (z axis) with respect to the recording medium on which the shift multiplex recording has been performed. Data information is reproduced by relatively moving the reference beam objective lens.

請求項4記載のホログラム記録再生方法は、データ情報を担持した信号光と、参照光とを干渉させ、得られた干渉縞を記録媒体にデータ情報として記録し、又は当該データ情報が記録された記録媒体に対し、当該参照光を照射することにより当該データ情報を再生するホログラム記録再生方法において、上記参照光として球面参照光を照射し、上記参照光対物レンズを、少なくとも上記記録媒体における媒体膜厚方向(z軸)を含むベクトル方向に相対的に移動させることにより少なくとも媒体膜厚方向(z軸)に向けてシフト多重記録を行うことを特徴とする。   The hologram recording / reproducing method according to claim 4 causes the signal light carrying the data information to interfere with the reference light, and records the obtained interference fringes on the recording medium as the data information, or the data information is recorded. In a hologram recording / reproducing method of reproducing the data information by irradiating the recording medium with the reference light, the spherical reference light is irradiated as the reference light, and the reference light objective lens is at least a medium film in the recording medium. Shift multiple recording is performed at least in the medium film thickness direction (z-axis) by relatively moving in the vector direction including the thickness direction (z-axis).

請求項5記載のホログラム記録再生方法は、請求項4記載の発明において、上記参照光対物レンズを、上記記録媒体の両面から上記球面参照光を照射することにより、上記信号光に対して透過型ホログラム記録と反射型ホログラム記録を併用してシフト多重ホログラム記録を行うことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the invention, there is provided a hologram recording / reproducing method according to the fourth aspect of the invention, wherein the reference light objective lens is irradiated with the spherical reference light from both sides of the recording medium, thereby transmitting the signal light. Shift multiplex hologram recording is performed using both hologram recording and reflection hologram recording.

請求項6記載のホログラム記録再生方法は、請求項4又は5項記載の発明において、上記シフト多重記録が行われた上記記録媒体に対して、媒体膜厚方向(z軸)を含むベクトル方向に上記参照光対物レンズを相対的に移動させることによりデータ情報を再生することを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a hologram recording / reproducing method according to the fourth or fifth aspect of the present invention, in a vector direction including a medium film thickness direction (z axis) with respect to the recording medium on which the shift multiplex recording has been performed. Data information is reproduced by relatively moving the reference beam objective lens.

上述した構成からなる本発明によれば、球面参照波を用いたシフト多重記録を行う際に記録媒体膜厚方向(z方向)に対してもシフト多重記録可能とすることで記録密度の向上を図ることが可能となる。   According to the present invention having the above-described configuration, when performing shift multiplex recording using a spherical reference wave, the recording density can be improved by enabling shift multiplex recording in the film thickness direction (z direction) of the recording medium. It becomes possible to plan.

本発明を適用したホログラム記録再生装置によるシフト多重記録の概念図である。It is a conceptual diagram of the shift multiplex recording by the hologram recording and reproducing apparatus to which the present invention is applied. 本発明を適用したホログラム記録再生装置のブロック構成図である。1 is a block configuration diagram of a hologram recording / reproducing apparatus to which the present invention is applied. x軸方向のシフト選択性実験結果を示す図である。It is a figure which shows the shift selectivity experiment result of a x-axis direction. y軸方向のシフト選択性実験結果を示す図である。It is a figure which shows the shift-selectivity experiment result of a y-axis direction. z軸方向のシフト選択性実験結果を示す図である。It is a figure which shows the shift selectivity experiment result of az axis direction. 実験条件について説明するための図である。It is a figure for demonstrating experimental conditions. 透過型ホログラム記録と反射型ホログラム記録を併用する例を示す図である。It is a figure which shows the example which uses together a transmission type hologram recording and a reflection type hologram recording. 反射型記録におけるx軸方向のシフト選択性について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the shift selectivity of the x-axis direction in reflection type recording.

以下、本発明の実施の形態としてのホログラム記録再生装置について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, a hologram recording / reproducing apparatus as an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明を適用したホログラム記録再生装置によるシフト多重記録の概念図を示している。記録媒体6に対して信号光1を照射するとともに、球面参照光2を照射する。記録媒体6は、トラック方向3(x軸方向)、媒体膜厚方向4(z軸方向)、媒体ラジアル方向5(y方向)により各方向が定義される。この記録媒体6は、例えばフォトポリマー等により構成され、モノマーにより構成されているが、光が照射した箇所については、ポリマー化する材料により構成される。そして、ポリマー化された領域と、ポリマー化されていない領域との間で屈折率差が生じるが、これを読み取ることによりデータの再生を行うことも可能となる。   FIG. 1 shows a conceptual diagram of shift multiplex recording by a hologram recording / reproducing apparatus to which the present invention is applied. The recording medium 6 is irradiated with the signal light 1 and the spherical reference light 2 is irradiated. Each direction of the recording medium 6 is defined by a track direction 3 (x-axis direction), a medium film thickness direction 4 (z-axis direction), and a medium radial direction 5 (y-direction). This recording medium 6 is made of, for example, a photopolymer or the like and is made of a monomer, and the portion irradiated with light is made of a material that is polymerized. A refractive index difference is generated between the polymerized region and the non-polymerized region, and data can be reproduced by reading this difference.

このような信号光1と球面参照光とが記録媒体6内で干渉してホログラムが形成される。多重記録を行う場合は、x、y、z軸方向にそれぞれ独立に照射位置をシフトさせ、或いはx、z軸方向を併用してわずかな距離に亘り照射位置をシフトさせて新たなホログラムを記録する。   Such signal light 1 and spherical reference light interfere in the recording medium 6 to form a hologram. When performing multiple recording, the irradiation position is shifted independently in the x, y, and z axis directions, or a new hologram is recorded by shifting the irradiation position over a short distance using both the x and z axis directions. To do.

図2は、本発明を適用したホログラム記録再生装置30のブロック構成図である。このホログラム記録再生装置30では、いわゆる透過型記録と反射型記録とを併用して記録媒体6にホログラムを記録するものである。   FIG. 2 is a block diagram of a hologram recording / reproducing apparatus 30 to which the present invention is applied. The hologram recording / reproducing apparatus 30 records a hologram on the recording medium 6 by using so-called transmission type recording and reflection type recording in combination.

このホログラム記録再生装置30は、青色レーザ光源7と、第1のシャッター8aと、ハーフミラー9と、NDフィルタ10と、光路分離ミラー11と、第2のシャッター8aと、第1のミラー12aと、第3のミラー12cと、第2の対物レンズ13bとを備えている。また、このホログラム記録再生装置30は、第4のシャッター8bと、第1の対物レンズ13aとを備えている。更に、このホログラム記録再生装置30は、第2のミラー12bと、第3のシャッター8cと、レンズ14aと、レンズ14bと、空間変調器15と、第3のレンズ14cと、第4のレンズ14dと、CCD(Charge Coupled Device)カメラ16とを備えている。   The hologram recording / reproducing apparatus 30 includes a blue laser light source 7, a first shutter 8a, a half mirror 9, an ND filter 10, an optical path separation mirror 11, a second shutter 8a, and a first mirror 12a. , A third mirror 12c, and a second objective lens 13b. The hologram recording / reproducing apparatus 30 includes a fourth shutter 8b and a first objective lens 13a. Further, the hologram recording / reproducing apparatus 30 includes a second mirror 12b, a third shutter 8c, a lens 14a, a lens 14b, a spatial modulator 15, a third lens 14c, and a fourth lens 14d. And a CCD (Charge Coupled Device) camera 16.

青色レーザ光源7は、青色レーザ光を発光する光源である。第1のシャッター8a〜第3のシャッター8cは、伝搬させるレーザ光の径を所定値まで調整する。ハーフミラー9は、第1のシャッター8aの出射側に配設され、入射されるレーザ光の一部をこれと略直交する方向へ反射させるとともに一部を透過させる。ここで、ハーフミラー9による透過光は、球面参照光として、また反射光は信号光として使用することを前提としているが、その逆であってもよい。   The blue laser light source 7 is a light source that emits blue laser light. The first shutter 8a to the third shutter 8c adjust the diameter of the laser beam to be propagated to a predetermined value. The half mirror 9 is disposed on the emission side of the first shutter 8a, and reflects a part of the incident laser beam in a direction substantially perpendicular to the laser beam and transmits a part thereof. Here, it is assumed that the transmitted light by the half mirror 9 is used as spherical reference light and the reflected light is used as signal light, but the opposite may be possible.

NDフィルタ10は、青色レーザ光源7から出射されたレーザ光について光量を落とすために用いられる。このNDフィルタ10は、灰色又は黒色で構成され、その濃さの度合いに応じて、青色レーザ光源7から出射されたレーザ光の減光量が決まる。   The ND filter 10 is used to reduce the light amount of the laser light emitted from the blue laser light source 7. The ND filter 10 is configured in gray or black, and the amount of light reduction of the laser light emitted from the blue laser light source 7 is determined according to the degree of the darkness.

光路分離ミラー11は、NDフィルタ12からの出射光路中に斜めに配設された図示しないハーフミラーを含むものである。この光路分離ミラー11は、NDフィルタ10からのレーザ光を分割し、一部はそのまま透過させるとともに、残りの一部は反射させる。   The optical path separation mirror 11 includes a half mirror (not shown) disposed obliquely in the optical path emitted from the ND filter 12. The optical path separation mirror 11 divides the laser beam from the ND filter 10 and transmits a part thereof as it is and reflects the remaining part.

第1のミラー12a〜第3のミラー12cはそれぞれ光路の方向を変更するために配設される。対物レンズ13a、13bは、それぞれ球面参照光を記録媒体6に向けて集光するためのレンズである。レンズ14a〜14dは、それぞれ信号光のスポット径を調整し、或いはこれを記録媒体6に向けて集光するためのものである。   Each of the first mirror 12a to the third mirror 12c is disposed to change the direction of the optical path. The objective lenses 13a and 13b are lenses for condensing spherical reference light toward the recording medium 6, respectively. The lenses 14a to 14d are for adjusting the spot diameter of the signal light or condensing it toward the recording medium 6, respectively.

空間変調器15は、入力データに従って各々の素子を動作させることにより、イメージパターンを形成する。なお、空間変調器15の各々の画素は、CCDカメラ16の各々の画素に1対1で対応している。   The spatial modulator 15 forms an image pattern by operating each element in accordance with input data. Each pixel of the spatial modulator 15 has a one-to-one correspondence with each pixel of the CCD camera 16.

CCDカメラ16は、記録媒体6の背面側から撮像を行うカメラ等で構成されている。このCCDカメラ16は、像光を結像させるためのレンズと、レンズを介して入射される被写体像に基づき電気的な撮像信号を生成するCCDイメージセンサとを有している。これにより、このCCDカメラ16は、記録媒体6から再生された信号光を受光することが可能となる。そして、このCCDカメラ16は、この信号光に関する情報から、記録媒体6の情報を取得することが可能となる。   The CCD camera 16 is composed of a camera that takes an image from the back side of the recording medium 6. The CCD camera 16 includes a lens for forming an image light and a CCD image sensor that generates an electrical imaging signal based on a subject image incident through the lens. As a result, the CCD camera 16 can receive the signal light reproduced from the recording medium 6. The CCD camera 16 can acquire information on the recording medium 6 from the information on the signal light.

次に本発明を適用したホログラム記録再生装置30による記録動作について説明をする。   Next, a recording operation by the hologram recording / reproducing apparatus 30 to which the present invention is applied will be described.

先ずデータ情報を担持した信号光と、参照光とを干渉させる。これにより得られた干渉縞を記録媒体6にデータ情報として記録する。この参照光としては球面参照光を照射する。そして、この球面参照光を照射するのは、第1の対物レンズ13a、第2の対物レンズ13bを介して行う。   First, the signal light carrying the data information is caused to interfere with the reference light. The interference fringes thus obtained are recorded on the recording medium 6 as data information. As this reference light, spherical reference light is irradiated. The spherical reference light is irradiated through the first objective lens 13a and the second objective lens 13b.

先ず、第1の対物レンズ13aのみを介して球面参照光を照射する場合には、いわゆる透過型ホログラム記録を行う場合である。係る場合において、第1の対物レンズ13aを、記録媒体6における媒体膜厚方向(z軸)を含むベクトル方向に相対的に移動させる。ここでいう媒体膜厚方向(z軸)を含むベクトル方向とは、図1に示すように媒体膜厚方向4(z軸方向)と他の方向との間で設定されるベクトルの方向を意味するものである。ここでいう他の方向とは、トラック方向3(x軸方向)、媒体ラジアル方向5(y軸方向)を含むものであり、或いはこれ以外にxy平面上のあらゆる方向であってもよい。   First, when irradiating spherical reference light only through the first objective lens 13a, so-called transmission hologram recording is performed. In such a case, the first objective lens 13a is relatively moved in the vector direction including the medium film thickness direction (z axis) in the recording medium 6. The vector direction including the medium film thickness direction (z-axis) here means a vector direction set between the medium film thickness direction 4 (z-axis direction) and another direction as shown in FIG. To do. The other directions here include the track direction 3 (x-axis direction) and the medium radial direction 5 (y-axis direction), or any other direction on the xy plane.

そして、データ情報を記録媒体6に記録する際には、第1の対物レンズ13aから球面参照光を出射させつつ、当該第1の対物レンズ13aを上記ベクトル方向に向けて移動させる。このベクトル方向は、媒体膜厚方向(z軸)を含んでいるため、少なくとも媒体膜厚方向(z軸)に向けてホログラムがシフト多重記録されることとなる。また、このベクトル方向は、xy平面上のあらゆる方向の成分を含むものであることから、記録媒体6上のxy平面上においてもホログラムがシフト多重記録されることとなる。   When recording data information on the recording medium 6, the first objective lens 13a is moved in the vector direction while emitting spherical reference light from the first objective lens 13a. Since the vector direction includes the medium film thickness direction (z-axis), the hologram is shift-multiplex-recorded at least in the medium film thickness direction (z-axis). Further, since the vector direction includes components in all directions on the xy plane, the hologram is also shift-multiplex recorded on the xy plane on the recording medium 6.

なお、第1の対物レンズ13aを上記ベクトル方向に向けて移動させる代わりに、第1の対物レンズ13aを固定しておき、記録媒体6を移動させるようにしても、上述と同様の効果を得ることが可能となる。即ち、第1の対物レンズ13aは、少なくとも記録媒体における媒体膜厚方向(z軸)を含むベクトル方向に相対的に移動させるものであればよい。これはつまりx−z平面内での相対移動、y−z平面内での相対移動を含むものである。   Note that, if the first objective lens 13a is fixed and the recording medium 6 is moved instead of moving the first objective lens 13a in the vector direction, the same effect as described above can be obtained. It becomes possible. That is, the first objective lens 13a only needs to be relatively moved in the vector direction including at least the medium film thickness direction (z axis) in the recording medium. In other words, this includes relative movement in the xz plane and relative movement in the yz plane.

透過型記録のシフト選択性について実験的に求めた結果を図3、図4、図5に示す。本実験例は球面参照光を形成する対物レンズのNAが0.4の場合である。NAが大きくなればシフト選択性も向上する。従来の研究では,x軸あるいはy軸を含む検討が主たる結果であった。しかし、以下の実験例では、特にz軸方向へのホログラムのシフト多重記録の可否を検証した点が特徴である。   The results obtained experimentally for the shift selectivity of the transmissive recording are shown in FIG. 3, FIG. 4, and FIG. In this experimental example, the NA of the objective lens that forms the spherical reference light is 0.4. As the NA increases, the shift selectivity improves. In the conventional research, examination including the x-axis or y-axis was the main result. However, the following experimental example is characterized in that the feasibility of shift multiplex recording of a hologram in the z-axis direction is particularly verified.

図6に実験条件を示す。この図6では、特に球面参照光の媒体近接領域の構成を抽出して記載している。実験では、まずx軸方向にシフト多重を10μm間隔で20多重行った。次にz軸方向に対して約30°傾斜させた角度に20μmに亘り記録媒体6を移動させて、再度x軸方向にシフト多重を10μm間隔で20多重を行い、いずれも各ホログラムの分離再生が可能であることを確認した。   FIG. 6 shows the experimental conditions. In FIG. 6, in particular, the configuration of the medium proximity region of the spherical reference light is extracted and described. In the experiment, first, shift multiplexing in the x-axis direction was performed 20 times at intervals of 10 μm. Next, the recording medium 6 is moved over 20 μm at an angle inclined about 30 ° with respect to the z-axis direction, and 20 times are multiplexed again in the x-axis direction at intervals of 10 μm. Confirmed that it was possible.

z軸方向の分離は20μmで十分であり、z軸に10多重以上の記録が可能である。これで従来に比べ10倍以上の記録容量が可能となる。一方、x軸方向にシフト多重を10μm間隔で20多重行い、次に記録媒体6をy軸方向に300μm移動させて同様にx軸方向にシフト多重を10μm間隔で20多重行った。いずれも各ホログラムの分離再生が可能であることを確認した。y軸方向は200μm程度シフトさせれば多重記録が可能であり、x軸方向だけに比べ数倍の記録密度の向上につながる。このように、x、y、z軸方向にそれぞれシフト多重記録を行うことが可能であることが確認され、高密度化が図れることが明らかとなった。   For separation in the z-axis direction, 20 μm is sufficient, and recording of 10 or more multiplexes on the z-axis is possible. This makes it possible to achieve a recording capacity that is 10 times or more than before. On the other hand, the shift multiplexing in the x-axis direction was performed 20 times at intervals of 10 μm, and then the recording medium 6 was moved 300 μm in the y-axis direction, and the shift multiplexing in the x-axis direction was similarly performed 20 times at intervals of 10 μm. In both cases, it was confirmed that each hologram could be separated and reproduced. Multiple recording is possible if the y-axis direction is shifted by about 200 μm, leading to an improvement in recording density several times that of the x-axis direction alone. Thus, it was confirmed that shift multiplex recording can be performed in the x-, y-, and z-axis directions, respectively, and it has become clear that high density can be achieved.

一方、本発明では透過型ホログラム記録と反射型ホログラム記録を併用することも特徴である。図7に示すように、透過型記録と反射型記録は信号光に対して入射する参照光の方向が異なり、形成されるホログラムの干渉縞は比較的直交するような形で形成される。係る場合には、第1の対物レンズ13a、第2の対物レンズ13bを介して記録媒体6の両面から球面参照光を照射することにより、信号光に対して透過型ホログラム記録と反射型ホログラム記録を併用してシフト多重ホログラム記録を行う。   On the other hand, the present invention is also characterized by the combination of transmission hologram recording and reflection hologram recording. As shown in FIG. 7, in the transmissive recording and the reflective recording, the direction of the reference light incident on the signal light is different, and the interference fringes of the formed hologram are formed so as to be relatively orthogonal. In such a case, by transmitting spherical reference light from both surfaces of the recording medium 6 via the first objective lens 13a and the second objective lens 13b, transmission hologram recording and reflection hologram recording are performed on the signal light. Is used in combination with the shift multiple hologram recording.

そのため同一箇所に記録しても相互に干渉することはなく独立してホログラムの分離再生が可能となる。このため記録密度の向上が期待できる。従来、反射型記録は媒体の膜厚方向の収縮により再生画像が劣化し実用は困難であった。しかし本発明では、媒体膜厚を上げることによって収縮の影響が軽減できることを見出した。媒体膜厚1.5mmでは問題とならいレベルであることを見出し、実用が可能であるとの見通しを得た。具体的なシフト選択性を透過型記録と比較した結果を図8に示す。透過型と遜色ないシフト選択性が得られている。また再生画像も良好であり、実用が可能である。   Therefore, even if recording is performed at the same location, the holograms can be separated and reproduced independently without interfering with each other. Therefore, an improvement in recording density can be expected. Conventionally, the reflection type recording has been difficult to use because the reproduced image deteriorates due to the shrinkage in the film thickness direction of the medium. However, the present invention has found that the influence of shrinkage can be reduced by increasing the film thickness of the medium. The media thickness of 1.5mm was found to be at a level that was not problematic, and the prospect of practical use was obtained. FIG. 8 shows the result of comparing the specific shift selectivity with the transmissive recording. Shift selectivity comparable to the transmission type is obtained. Also, the reproduced image is good and practical use is possible.

なお、本発明を適用したホログラム記録再生装置30は、シフト多重記録が行われた記録媒体6に対して、媒体膜厚方向(z軸)を含むベクトル方向に対物レンズ13を移動させることによりデータ情報を再生するようにしてもよい。このとき、対物レンズ13を固定して記録媒体6を移動させるようにしてもよいことは勿論である。   Note that the hologram recording / reproducing apparatus 30 to which the present invention is applied moves the objective lens 13 in the vector direction including the medium film thickness direction (z axis) with respect to the recording medium 6 on which the shift multiplex recording has been performed. Information may be reproduced. At this time, of course, the objective lens 13 may be fixed and the recording medium 6 may be moved.

また、本発明では、記録媒体6を複数枚張り合わせ、同一信号光に対しそれぞれ異なる媒体に対し透過型ホログラム記録と反射型ホログラム記録を行うようにしてもよいことは勿論である。   Further, in the present invention, it is a matter of course that a plurality of recording media 6 may be bonded together, and transmission hologram recording and reflection hologram recording may be performed on different media for the same signal light.

1 信号光
2 球面参照光
3 トラック方向
4 媒体膜厚方向
5 媒体ラジアル方向
6 記録媒体
7 青色レーザ光源
8 シャッター
9 ハーフミラー
10 NDフィルタ
11 光路分離ミラー
12 ミラー
13 対物レンズ
14 レンズ
15 空間変調器
16 カメラ
30 ホログラム記録再生装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Signal light 2 Spherical reference light 3 Track direction 4 Medium thickness direction 5 Medium radial direction 6 Recording medium 7 Blue laser light source 8 Shutter 9 Half mirror 10 ND filter 11 Optical path separation mirror 12 Mirror 13 Objective lens 14 Lens 15 Spatial modulator 16 Camera 30 Hologram recording / reproducing device

Claims (6)

データ情報を担持した信号光と、参照光とを干渉させ、得られた干渉縞を記録媒体にデータ情報として記録し、又は当該データ情報が記録された記録媒体に対し、当該参照光を照射することにより当該データ情報を再生するホログラム記録再生装置において、
上記参照光として球面参照光を照射する参照光対物レンズを備え、
上記参照光対物レンズは、少なくとも上記記録媒体における媒体膜厚方向(z軸)を含むベクトル方向に相対的に移動させることにより少なくとも媒体膜厚方向(z軸)に向けて上記シフト多重記録を行うこと
を特徴とするホログラム記録再生装置。
The signal light carrying the data information is interfered with the reference light, and the obtained interference fringes are recorded as data information on the recording medium, or the recording medium on which the data information is recorded is irradiated with the reference light. In the hologram recording / reproducing apparatus for reproducing the data information,
A reference light objective lens that irradiates spherical reference light as the reference light,
The reference beam objective lens performs the shift multiplex recording at least in the medium film thickness direction (z axis) by moving relatively in the vector direction including the medium film thickness direction (z axis) in the recording medium. A hologram recording / reproducing apparatus characterized by the above.
上記参照光対物レンズは、上記記録媒体の両面から上記球面参照光を照射することにより、上記信号光に対して透過型ホログラム記録と反射型ホログラム記録を併用してシフト多重ホログラム記録を行うこと
を特徴とする請求項1記載のホログラム記録再生装置。
The reference light objective lens irradiates the spherical reference light from both sides of the recording medium, thereby performing shift multiplex hologram recording using the transmission hologram recording and the reflection hologram recording in combination with the signal light. The hologram recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein:
上記シフト多重記録が行われた上記記録媒体に対して、媒体膜厚方向(z軸)を含むベクトル方向に上記参照光対物レンズを相対的に移動させることによりデータ情報を再生すること
を特徴とする請求項1又は2項記載のホログラム記録再生装置。
Data information is reproduced by relatively moving the reference light objective lens in a vector direction including a medium film thickness direction (z axis) with respect to the recording medium on which the shift multiplex recording is performed. The hologram recording / reproducing apparatus according to claim 1 or 2.
データ情報を担持した信号光と、参照光とを干渉させ、得られた干渉縞を記録媒体にデータ情報として記録し、又は当該データ情報が記録された記録媒体に対し、当該参照光を照射することにより当該データ情報を再生するホログラム記録再生方法において、
上記参照光として球面参照光を照射し、
上記参照光対物レンズを、少なくとも上記記録媒体における媒体膜厚方向(z軸)を含むベクトル方向に相対的に移動させることにより少なくとも媒体膜厚方向(z軸)に向けてシフト多重記録を行うこと
を特徴とするホログラム記録再生方法。
The signal light carrying the data information is interfered with the reference light, and the obtained interference fringes are recorded as data information on the recording medium, or the recording medium on which the data information is recorded is irradiated with the reference light. In the hologram recording / reproducing method for reproducing the data information,
Irradiate spherical reference light as the reference light,
Shift multiple recording is performed at least in the medium film thickness direction (z-axis) by moving the reference light objective lens at least in the vector direction including the medium film thickness direction (z-axis) in the recording medium. A method for recording and reproducing holograms.
上記参照光対物レンズを、上記記録媒体の両面から上記球面参照光を照射することにより、上記信号光に対して透過型ホログラム記録と反射型ホログラム記録を併用してシフト多重ホログラム記録を行うこと
を特徴とする請求項4記載のホログラム記録再生方法。
By irradiating the spherical reference light from both surfaces of the recording medium with the reference light objective lens, shift multiplex hologram recording is performed on the signal light by using both transmission hologram recording and reflection hologram recording. The hologram recording / reproducing method according to claim 4, wherein:
上記シフト多重記録が行われた上記記録媒体に対して、媒体膜厚方向(z軸)を含むベクトル方向に上記参照光対物レンズを相対的に移動させることによりデータ情報を再生すること
を特徴とする請求項4又は5項記載のホログラム記録再生方法。
Data information is reproduced by relatively moving the reference light objective lens in a vector direction including a medium film thickness direction (z axis) with respect to the recording medium on which the shift multiplex recording is performed. The hologram recording / reproducing method according to claim 4 or 5.
JP2012250399A 2012-11-14 2012-11-14 Hologram recording and reproducing device and method Pending JP2014098797A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012250399A JP2014098797A (en) 2012-11-14 2012-11-14 Hologram recording and reproducing device and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012250399A JP2014098797A (en) 2012-11-14 2012-11-14 Hologram recording and reproducing device and method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014098797A true JP2014098797A (en) 2014-05-29

Family

ID=50940851

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012250399A Pending JP2014098797A (en) 2012-11-14 2012-11-14 Hologram recording and reproducing device and method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014098797A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018137030A (en) * 2017-02-24 2018-08-30 学校法人東京理科大学 Hologram recording/reproducing method and hologram recording/reproducing device
JP2018137031A (en) * 2017-02-24 2018-08-30 学校法人東京理科大学 Hologram record regeneration method and hologram record regeneration device
JP2018137029A (en) * 2017-02-24 2018-08-30 学校法人東京理科大学 Hologram recording and reproducing device
JP2018147528A (en) * 2017-03-02 2018-09-20 学校法人東京理科大学 Hologram recording and reproducing method and hologram recording and reproducing device
CN111145790A (en) * 2020-01-23 2020-05-12 广东紫晶信息存储技术股份有限公司 Holographic optical disk reading method and device for high-speed parallel reproduction
JP2021111435A (en) * 2019-12-31 2021-08-02 アメシスタム ストレージ テクノロジー カンパニー リミテッドAmethystum Storage Technology Co., Ltd. Double-side simultaneous recording/reading holographic storage device and method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007178458A (en) * 2005-12-26 2007-07-12 Fuji Xerox Co Ltd Hologram recording method and apparatus
JP2009158005A (en) * 2007-12-26 2009-07-16 Fuji Xerox Co Ltd Optical recording device and optical recording method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007178458A (en) * 2005-12-26 2007-07-12 Fuji Xerox Co Ltd Hologram recording method and apparatus
JP2009158005A (en) * 2007-12-26 2009-07-16 Fuji Xerox Co Ltd Optical recording device and optical recording method

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018137030A (en) * 2017-02-24 2018-08-30 学校法人東京理科大学 Hologram recording/reproducing method and hologram recording/reproducing device
JP2018137031A (en) * 2017-02-24 2018-08-30 学校法人東京理科大学 Hologram record regeneration method and hologram record regeneration device
JP2018137029A (en) * 2017-02-24 2018-08-30 学校法人東京理科大学 Hologram recording and reproducing device
JP2018147528A (en) * 2017-03-02 2018-09-20 学校法人東京理科大学 Hologram recording and reproducing method and hologram recording and reproducing device
JP2021111435A (en) * 2019-12-31 2021-08-02 アメシスタム ストレージ テクノロジー カンパニー リミテッドAmethystum Storage Technology Co., Ltd. Double-side simultaneous recording/reading holographic storage device and method
JP7128258B2 (en) 2019-12-31 2022-08-30 アメシスタム ストレージ テクノロジー カンパニー リミテッド Double-sided simultaneous recording/reading holographic storage device and method
CN111145790A (en) * 2020-01-23 2020-05-12 广东紫晶信息存储技术股份有限公司 Holographic optical disk reading method and device for high-speed parallel reproduction

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5358530B2 (en) Optical information recording / reproducing apparatus and reproducing apparatus
JP2014098797A (en) Hologram recording and reproducing device and method
US20080180767A1 (en) Hologram recording apparatus and method
JP2005293630A (en) Hologram recording device, hologram reproducing device, hologram recording method, hologram reproducing method, and hologram recording medium
JP2009037685A (en) Hologram recording/reproducing apparatus
JP2018137031A (en) Hologram record regeneration method and hologram record regeneration device
KR101397434B1 (en) Holographic recording/reproducing apparatus employing variable size aperture
JP4748043B2 (en) Optical recording apparatus, optical recording method, recording medium, and reproducing method
JP6158213B2 (en) Optical information recording apparatus, optical information recording / reproducing apparatus, optical information recording method, optical information recording / reproducing method, and optical element
JP2019053793A (en) Hologram reproduction method and hologram reproduction device
JP6915841B2 (en) Hologram recording / playback method and hologram recording / playback device
JP2016219086A (en) Method and device for holographic recording and reproducing
KR100738978B1 (en) Optical information reproducing apparatus using holography and optical information recording apparatus
JP5163926B2 (en) Spatial light modulator, information recording apparatus, and information reproducing apparatus
JP2006154603A (en) Hologram recording device
KR100682257B1 (en) Writing and reading device on the holographic digital data storage system
JP2007114388A (en) Hologram recording and reproducing device, and hologram recording and reproducing method
JP2004354713A (en) Optical information recording and reproducing device
US20100149946A1 (en) Method for reproducing hologram
JP2017162524A (en) Hologram recording reproduction device and hologram recording reproduction method
JP2007187775A (en) Hologram recording and reproducing device, and optical unit used in it
JP6915839B2 (en) Hologram recording / playback device
JP2008090157A (en) Method and apparatus for optical information recording and reproducing
JP2008533638A (en) Method for recording data in a holographic data storage system
JP4634122B2 (en) Holographic optical memory recording apparatus and recording / reproducing apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150819

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160415

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160426

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20161025