JP2016038480A - ホログラフィックメモリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
ホログラムの記録／再生において、迷光の影響を低減し、高品質なデータを安定して記録／再生すること。
【解決手段】
参照光を生成する光学系と、前記光学系で生成された参照光を光情報記録媒体へ所望の入射角度で導く光学素子と、前記光学素子を制御し、前記光学系で生成された参照光の光情報記録媒体への入射角度を制御する制御部と、前記光情報記録媒体の所望の位置に、前記制御部で制御された参照光を結像するレンズ部と、を備え、前記光学素子から、少なくとも、第１の角度の第１の光ビームと前記第１の角度とは異なる第２の角度の第２の光ビームが出射し、前記第１の光ビームが前記レンズ部の有効径内を伝播し、前記第２の光ビームが前記レンズ部の有効径外に伝播するよう、前記光学素子が配置されていることを特徴とするホログラフィックメモリ装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、光情報記録媒体にホログラムとして情報を記録し、及び／又は光情報記録媒体から情報を再生する、ホログラフィックメモリ装置に関する。

本技術分野の背景技術として、ＵＳ２０１４−００４３９５２（特許文献１）がある。この公報には、参照光の光束径を最適化するために、ガルバノモーターで回転制御される反射膜を有し、傾斜した光学面を持つウェッジプリズムを用いることが記載されている。

また、特開２００６−７８９４２（特許文献２）がある。この公報には、「回折格子１１１とホログラム記録材料１４をレンズ１２、１３から成るテレセントリック光学系を介して互いに結像関係にあるように配置すれば、回折格子１１１により参照光２００の入射角度を変化させてホログラム記録材料１４への入射角度を変化させても、回折格子１１１とホログラム記録材料１４が結像関係にあるため、参照光２００が照射するホログラム記録材料１４の照射面積を一定にすることができる。しかも、この効果を早いスキャンスピード及び小型軽量な構成を損なうことなく、且つ機械的な摩耗を伴わずに実現できる。」と記載されている。

ＵＳ２０１４−００４３９５２ 特開２００６−７８９４２

ホログラフィックメモリシステムは、信号光と参照光とを干渉させ、その干渉縞をホログラムとして光情報記録媒体に記録するシステムである。例えば、２光束角度多重方式では、光情報記録媒体内の同一位置に参照光の入射角度を変えてホログラムの多重記録を行う。そして、再生時には、参照光を記録時と同じ入射角度で光情報記録媒体に入射し、ホログラムから回折した再生光を撮像素子で検出することで光情報記録媒体に記録された情報を再生する。

ホログラムの記録／再生時に、記録／再生に寄与しない光（以下、迷光と呼ぶ）が光情報記録媒体を照射すると、無駄露光領域の発生と意図しないホログラムの形成／再生が行われる。無駄露光領域の発生により、光情報記録媒体の多重記録性能を示す指標であるM#（エムナンバー）が浪費され、大容量、高密度記録に対して課題がある。また、意図しないホログラムの形成／再生により、このホログラムからの回折光と再生光とが撮像素子上で干渉し、再生信号品質の劣化を引き起こす。このように、ホログラムの記録／再生時に迷光が発生すると、安定した信号再生が困難となる。

特許文献１の実施例６では、参照光の光束径を最適化するために、ガルバノモーターで回転制御される反射膜を有し、傾斜した光学面を持つウェッジプリズムを用いている。この場合ウェッジプリズムの表面反射光が迷光となるが、このような課題について特許文献１には記載されていない。

また、特許文献２では、参照光の光束径を最適化するために回折格子を用いているが、実際には回折格子の所望の回折光以外に０次光や高次回折光が現れ、これらの光が迷光となる。しかし、特許文献２にも、このような課題について記載されていない。

そこで、本発明の目的は、ホログラムの記録／再生において、迷光の影響を低減し、高品質なデータを安定して記録／再生することである。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、参照光を生成する光学系と、前記光学系で生成された参照光を光情報記録媒体へ所望の入射角度で導く光学素子と、前記光学素子を制御し、前記光学系で生成された参照光の光情報記録媒体への入射角度を制御する制御部と、前記光情報記録媒体の所望の位置に、前記制御部で制御された参照光を結像するレンズ部と、を備え、前記光学素子から、少なくとも、第１の角度の第１の光ビームと前記第１の角度とは異なる第２の角度の第２の光ビームが出射し、前記第１の光ビームが前記レンズ部の有効径内を伝播し、前記第２の光ビームが前記レンズ部の有効径外に伝播するよう、前記光学素子が配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、ホログラムの記録／再生において、迷光の影響を低減し、安定した記録／再生をすることができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

実施例１におけるホログラフィックメモリ装置を示すブロック図である。 実施例１におけるホログラフィックメモリ装置内の光学系を表す概略図である。 実施例１におけるホログラフィックメモリ装置内の光学系を表す概略図である。 ウェッジプリズムの基本的原理 特許文献１のウェッジプリズムの構成を表す概略図である。 実施例１におけるウェッジプリズムの構成を表す概略図である。 実施例２におけるホログラフィックメモリ装置内の光学系を表す概略図である。 実施例２における体積型ホログラフィック光学素子の構成を表す概略図である。 実施例３におけるホログラフィックメモリ装置内の光学系を表す概略図である。 実施例３における体積型ホログラフィック光学素子の構成を表す概略図である。 実施例４におけるホログラフィックメモリ装置内の光学系を表す概略図である。 実施例４における回折格子の構成を表す概略図である。 実施例５におけるホログラフィックメモリ装置内の光学系を表す概略図である。 実施例５における動作フローである。 実施例６におけるウェッジプリズムの構成を表す概略図である。 実施例７におけるホログラフィックメモリ装置内の光学系を表す概略図である。 実施例７におけるホログラフィックメモリ装置内の光学系を表す概略図である。 実施例７におけるホログラフィックメモリ装置内の光学系を表す概略図である。

以下、実施例を、図面を用いて説明する。

本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図１はホログラムとして光情報記録媒体にデジタル情報を記録／再生するホログラフィックメモリ装置１０の構成を示すブロック図である。

ホログラフィックメモリ装置１０は、入出力制御回路９０を介して外部制御装置９１と接続されている。記録する場合には、ホログラフィックメモリ装置１０は外部制御装置９１から記録する情報信号を入出力制御回路９０により受信する。再生する場合には、ホログラフィックメモリ装置１０は再生した情報信号を入出力制御回路９０により外部制御装置９１に送信する。

ホログラフィックメモリ装置１０は、光学系１１、再生用参照光光学系１２、キュア光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４、及び回転モータ５０を備えており、光情報記録媒体１は回転モータ５０によって回転可能な構成となっている。

光学系１１は、参照光と信号光を光情報記録媒体１に照射し、ホログラムとしてデジタル情報を記録媒体に記録する役割を果たす。この際、記録する情報信号はコントローラ８９によって信号生成回路８６を介して光学系１１内の後述する空間光変調器に送り込まれ、信号光は空間光変調器によって変調される。

光情報記録媒体１に記録した情報を再生する場合は、アクセス制御回路８１に接続された再生用参照光光学系１２によって、光学系１１から出射された参照光を、記録時とは逆の向きに光情報記録媒体１に入射させるよう変換する。この再生用参照光によって再生される再生光を、光学系１１内の後述する光検出器によって検出し、信号処理回路８５によって信号を再生する。

光情報記録媒体１に照射する参照光と信号光の照射時間は、光学系１１内のシャッタの開閉時間をコントローラ８９によってシャッタ制御回路８７を介して制御することで調整できる。

キュア光学系１３は、光情報記録媒体１のプリキュアおよびポストキュアに用いる光を生成する役割を果たす。プリキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録する際、所望位置に参照光と信号光を照射する前に予め所定の光を照射する前工程である。ポストキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録した後、該所望の位置に追記不可能とするために所定の光を照射する後工程である。

ディスク回転角度検出用光学系１４は、光情報記録媒体１の回転角度を検出するために用いられる。光情報記録媒体１を所定の回転角度に設定する場合は、ディスク回転角度検出用光学系１４によって回転角度に応じた信号を検出し、検出された信号を用いてコントローラ８９によってディスク回転モータ制御／アクセス制御回路８８を介して光情報記録媒体１の回転角度を制御する事ができる。

光源駆動回路８２からは所定の光源駆動電流が光学系１１、キュア光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４内の光源に供給され、各々の光源からは所定の光量で光ビームを発光することができる。

また、回転モータ５０は、光情報記録媒体１の半径方向に位置をスライドできる機構が設けられており、ディスク回転モータ／アクセス制御回路８８を介して位置制御がおこなわれる。

ところで、ホログラムの角度多重の原理を利用した記録技術は、参照光角度のずれに対する許容誤差が極めて小さくなる傾向がある。

従って、光学系１１内に、参照光角度のずれ量を検出する機構を設けて、サーボ信号生成回路８３にてサーボ制御用の信号を生成し、サーボ制御回路８４を介して該ずれ量を補正するためのサーボ機構をホログラフィックメモリ装置１０内に備えることが必要となる。

また、光学系１１、キュア光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４は、いくつかの光学系構成または全ての光学系構成をひとつに纏めて簡素化しても構わない。

図２は、ホログラフィックメモリ装置１０における光学系１１の基本的な光学系構成の一例における記録原理を示したものである。光源２０１を出射した光ビームはコリメートレンズ２０２を透過し、シャッタ２０３に入射する。シャッタ２０３が開いている時は、光ビームはシャッタ２０３を通過した後、例えば２分の１波長板などで構成される偏光方向変換素子２０４によってｐ偏光とｓ偏光の光量比が所望の比になるように偏光方向が制御された後、偏光ビームスプリッタ２０５に入射する。

偏光ビームスプリッタ２０５を透過した光ビームは、信号光２０６として働き、ビームエキスパンダ２０８によって光ビーム径が拡大された後、位相マスク２０９、リレーレンズ２１０、偏光ビームスプリッタ２１１を透過して空間光変調器２１２に入射する。空間光変調器２１２は、空間的に光の強度を変調するデバイスであり、これを用いて信号光に２次元のデジタル情報を付加する。

空間光変調器２１２によって情報が付加された信号光は、偏光ビームスプリッタ２１１を反射し、リレーレンズ２１３ならびに空間フィルタ２１４を伝播する。その後、信号光は対物レンズ２１５によって光情報記録媒体１に集光する。

一方、偏光ビームスプリッタ２０５を反射した光ビームは参照光２０７として働き、偏光方向変換素子２１６によって記録時または再生時に応じた所定の偏光方向に設定された後、ミラー２１７、参照光を整形するアイリス２２６、およびミラー２１８を経由してウェッジプリズム２１９に入射する。ウェッジプリズム２１９はアクチュエータ２２０によって角度を設定可能なため、レンズ２２１とレンズ２２２からなるスキャナーレンズ２２７を通過した後に光情報記録媒体１に入射する参照光の入射角度を、所望の角度に設定することができる。

また、ウェッジプリズム２１９は、内面反射を利用することで、例えば特許文献１の実施例６記載のように、光線の入射角度に応じて、出射光束径を変化させることができる。ウェッジプリズムの基本的な原理を図４に示す。ウェッジプリズム２１９では入射角αｉや入射位置に応じて、レンズの厚みが変化するため、破線で示される参照光ビームのウェッジプリズム２１９への入射角αｉが小さいとき（図４（ａ））と大きいとき（図４（ｂ））では出射角αｏと出射光のビーム径が変化する。またウェッジプリズム２１９の入射光の波面が一様であり、光束内のパワー密度が一様である場合には、ウェッジプリズム２１９の出射光の波面はやはり一様であり、パワー密度は一様となる。このように、ウェッジプリズム２１９を用いて、参照光の光情報記録媒体への入射角度に応じて、参照光のビーム径を変化させることで、光利用効率を向上することが可能なとなる。

なお、ウェッジプリズム２１９の表面反射光３０３が発生するが、これは光吸収フィルタ３１３によって吸収することで記録／再生への影響をなくしている。

信号光と参照光を光情報記録媒体１内で、互いに重なり合うように入射させることで、記録媒体内には干渉縞パターンが形成され、このパターンを記録媒体に書き込むことで情報を記録する。また、ウェッジプリズム２１９によって光情報記録媒体１に入射する参照光の入射角度を変化させることができるため、角度多重による記録が可能である。

以降、同じ領域に参照光角度を変えて記録されたホログラムのうち、１つ１つの参照光角度に対応したホログラムをページと呼び、同領域に角度多重されたページの集合をブックと呼ぶことにする。

図３は、ホログラフィックメモリ装置１０における光学系１１の基本的な光学系構成の一例における再生原理を示したものである。記録した情報を再生する場合は、偏光方向変換素子２０４を用いて参照光２０７だけとし、さらに偏光方向変換素子２１６を用いて、記録時に対し偏光方向を９０度回転させる。この参照光は、ミラー２１７、アイリス２２６、およびミラー２１８を経由してウェッジプリズム２１９に入射し、所望の参照光角度に設定した後、光情報記録媒体１に入射する。光情報記録媒体１を透過した光ビームは、角度設定可能なガルバノミラー２２４で反射させ、その再生用参照光を生成する。この再生用参照光によって回折された再生光は、対物レンズ２１５、リレーレンズ２１３ならびに空間フィルタ２１４を伝播する。その後、再生光は偏光ビームスプリッタ２１１を透過して光検出器２２５に入射し、記録した信号を再生することができる。光検出器２２５としては例えばＣＭＯＳイメージセンサーやＣＣＤイメージセンサーなどの撮像素子を用いることができるが、ページデータを再生可能であれば、どのような素子であっても構わない。

以下、本実施例の特徴について、詳細に説明する。本実施例の特徴は、参照光２０７の光束径を補正しかつ、ウェッジプリズム２１９の表面反射光３０３を、スキャナーレンズ有効径３０４外に伝播させる点である。

図５、図６は、ウェッジプリズム２１９に対する光線の伝播の様子を示したものである。ここで、光線は光束の中心を示したものである。参照光２０７がウェッジプリズム２１９に入射角度θinで入射すると、参照光２０７はウェッジプリズム２１９を、屈折、内面反射して、スキャナーレンズ有効径３０４内に伝播する。

ここで、レンズの開口数とフランジバックによってスキャナーレンズ有効径３０４を定めてもよい。ウェッジプリズム２１９の角度を変化させることで、特許文献１の実施例６記載のように、参照光の角度と光束径を変化させることができる。ここで、ウェッジプリズム２１９の表面反射光３０３は、反射の法則から、反射角θout=θinで反射する。この表面反射光３０３は、図５のように、スキャナーレンズ有効径３０４内に伝播すると迷光となり、ホログラムの記録／再生に上記記載の影響を及ぼす。

ここで、θstrは、表面反射光３０３とスキャナーレンズ２２７の一部を構成するレンズ２２１の中心軸３０６のなす角度であり、φは、レンズ２２１の中心軸３０６とレンズ２２１のレンズ端面を通る光線３０１または３０２とのなす角度である。参照光入射角度を走査することで角度多重記録を行うが、この参照光入射角度の走査範囲は、レンズ２２１の中心軸３０６に対して角度±φ（φ＞０）である。

この表面反射光３０３は、Anti-reflection coating（ARコート）やAnti-reflection structure（ARS）と呼ばれる技術で低減可能であるが、反射光を完全になくすことは困難であり、また素子の価格が高価になってしまう。この課題について、特許文献１には記載されていない。

この課題を解決するため、本実施例では図６のような構成とする。図６は、参照光入射角度がレンズ２２１の中心軸３０６に対して角度＋φの場合（図６（ａ））、＋φ〜−φの間の場合（図６（ｂ））、−φの場合（図６（ｃ））をそれぞれ示し、表面反射光３０３はスキャナーレンズ有効径３０４外に伝播している様子を示している。

このように、参照光角度走査範囲内（図６を例にとると、参照光２０７の反射角度がレンズ２２１の中心軸３０６に対して角度＋φ〜−φとなる範囲内）において、
（数１）
θstr ＞ φ
の条件を満たすようにする。すなわち、表面反射光３０３がスキャナーレンズ有効径３０４外に伝播するような、ウェッジプリズムの形状や参照光角度走査範囲を含む配置構成にする。

これにより、ウェッジプリズム２１９の表面反射光３０３は、参照光角度走査範囲においてスキャナーレンズ有効径３０４外に伝播し、かつ、参照光の媒体上光束径を補正することができる。

また、迷光である表面反射光３０３は、図６のようにレンズ２２１の中心軸３０６に対して入射光２０７側に伝播する構成と、図５のようにレンズ２２１の中心軸３０６に対して入射光２０７と反対側に伝播する構成が考えられるが、本実施例では入射光２０７側に伝播する構成としている。すなわち、
（数２）
θx - θout ＞ φ
の関係を満たすようにしている。ここで、θxは、ウェッジプリズム入射面の法線３０５とレンズ２２１の中心軸３０６とのなす角度である。

これにより、ウェッジプリズム２１９の小型化が可能になり、アクチュエータ２２０による高速駆動制御にとって有利となる。

また、（数２）は、反射の法則θin＝θoutから、
（数３）
θx - θin ＞ φ
とあらわす事もできる。

本実施例では、再生時に参照光２０７だけがスキャナーレンズ２２７内を伝播するとしたが、制御信号検出のために、２つ以上の複数の光束をスキャナーレンズ２２７内に伝播させても良い。一方、記録時には、参照光２０７だけがスキャナーレンズ２２７内を伝播することが望ましい。また、本実施例で（数１）は参照光角度走査範囲の全ての角度において満たすようにしたが、実際にはすべてではなく、参照光角度走査範囲の一部の角度において、（数１）を満たしても本発明の効果はある。以下の実施例においても同様である。

以上本実施例によれば、参照光２０７の光束径を補正しかつ、ウェッジプリズム２１９の表面反射光３０３を、スキャナーレンズ有効径３０４外に伝播させることで、ウェッジプリズム２１９の表面反射光３０３が迷光としてホログラムの記録／再生に影響を及ぼす問題を低減し、安定した記録／再生をすることができる。

図７は、本発明の第２の実施例に係る２光束角度多重記録方式のホログラフィックメモリ装置１０の光学系を示したものである。本実施例では、実施例１と比較して、記録／再生方法、ならびに角度多重方式における光学素子についての考え方は同様であるが、その特徴は、ウェッジプリズム２１９の代わりに、反射型の体積型ホログラフィック光学素子３０７を備えている点である。本実施例を適用することで、実施例１と同様に迷光の影響を回避して光束径を補正することができる。また、実施例１と比べて、光学系の収差や参照光の強度プロファイルを補正することができる。

図８は、反射型の体積型ホログラフィック光学素子３０７に対する光線の伝播の様子を示したものである。図８（a）のように参照光２０７は、体積型ホログラフィック光学素子３０７に入射角θinで入射すると、体積型ホログラフィック光学素子の特徴であるＢｒａｇｇの法則を満たした角度の回折光のみが出射する。本実施例では、この回折光が所望の光束径と角度を持ったものとなるように体積型ホログラフィック光学素子３０７を予め作成している。ここで、体積型ホログラフィック光学素子３０７の表面反射光３０８は、反射の法則から、反射角θout=θinで反射する。この表面反射光３０８は、スキャナーレンズ有効径３０４内に伝播すると迷光となり、ホログラムの記録／再生に上記記載の影響を及ぼす。

そこで、この課題を解決するために、本実施例では参照光角度走査範囲内において、数１を満たすように、体積型ホログラフィック光学素子３０７を作成する。これにより体積型ホログラフィック光学素子３０７の表面反射光３０８を回避して記録／再生ができる。

図８（b）は、体積型ホログラフィック光学素子３０７の作成方法の例を示している。材料には、厚いハロゲン化銀塩感光材料や、フォトポリマーなどのホログラム用感光材料を用いる。この感光材料３１１の両側から、同一光源からの光を照射することで反射型ホログラムを作成する。このとき、基準となる光３０９と、所望の角度と光束径を持つ光３１０を用い、感光材料３１１の角度を変化させながら、ホログラムの角度多重記録を順次行う。このようにして、入射角度に応じて所望の角度と光束径を持つ出射光を実現する体積型ホログラフィック光学素子３０７を実現することができる。光線３０９に予め前段の光学系で発生する収差を持たせたり、光線３１０に、角度に応じてスキャナーレンズ２２７起因で発生する収差を補正するような収差を持たせたりすることで、収差補正素子としての働きを持たせることができる。さらに、光線３１０に所望の強度分布を持たせることで、参照光強度プロファイルを補正する働きを持たせることもできる。

以上本実施例によれば、参照光２０７の光束径を補正しかつ、反射型の体積型ホログラフィック光学素子３０７の表面反射光３０８を、スキャナーレンズ有効径３０４外に伝播させることができ、体積型ホログラフィック光学素子３０７の表面反射光３０８が迷光としてホログラムの記録／再生に影響を及ぼす問題を低減し、安定した記録／再生をすることができる。さらに、実施例１と比べて、光学系の収差や参照光の強度プロファイルを補正することができる。

図９は、本発明の第３の実施例に係る２光束角度多重記録方式のホログラフィックメモリ装置１０の光学系を示したものである。本実施例では、実施例２と比較して、記録／再生方法、ならびに角度多重方式における光学素子についての考え方は同様であるが、その特徴は、体積型ホログラフィック光学素子３１２を透過型としている点である。本実施例を適用することで、実施例２と同様に、光学系の収差や参照光の強度プロファイルを補正することができる。

図１０は、透過型の体積型ホログラフィック光学素子３１２に対する光線の伝播の様子を示すものである。参照光２０７は、体積型ホログラフィック光学素子３１２に入射角度θinで入射すると、体積型ホログラフィック光学素子の特徴であるＢｒａｇｇの法則を満たした角度の回折光のみが出射する。本実施例では、この回折光が、所望の光束径と角度を持ったものとなるように、体積型ホログラフィック光学素子３１２を作成している。ここで、体積型ホログラフィック光学素子３１２の０次光３１４は、出射角θout=θinで透過する。この０次光３１４は、スキャナーレンズ有効径３０４内に伝播すると迷光となり、ホログラムの記録／再生に上記記載の影響を及ぼす。

そこで、この課題を解決するために、本実施例では参照光角度走査範囲内において、数１を満たすように、体積型ホログラフィック光学素子３１２を作成している。これにより体積型ホログラフィック光学素子３１２の０次光３１４を回避して記録／再生ができる。

この透過型の体積型ホログラフィック光学素子３１２の作成方法は、実施例２に記載の方法と同様の考え方を用いることで実現できる。ここで、透過型であるために図８（b）の光線３０９と光線３１０は感光材料３１１に対し同じ方向から入射させる必要がある。

以上本実施例によれば、参照光２０７の光束径を補正しかつ、透過型の体積型ホログラフィック光学素子３１２の０次光３１４を、スキャナーレンズ有効径３０４外に伝播させることができ、体積型ホログラフィック光学素子３１２の０次光３１４が迷光としてホログラムの記録／再生に影響を及ぼす問題を低減し、安定した記録／再生をすることができる。さらに、実施例１と比べて、光学系の収差や参照光の強度プロファイルを補正することができる。

図１１は、本発明の第４の実施例に係る２光束角度多重記録方式のホログラフィックメモリ装置１０の光学系を示したものである。本実施例では、実施例１と比較して、記録／再生方法、ならびに角度多重方式における光学素子についての考え方は同様であるが、その特徴は、アクチュエータ２１９とウェッジプリズム２２０の代わりに、回転モータ３１５と回折格子３１６を備えている点である。本実施例を適用することで、実施例１と同様に迷光の影響を回避して光束径を補正することができる。

この構成の詳細は、特許文献２に記載されている。回折格子３１６は、回転モータ３１５の面内方向の回転に従って回転する。回折格子３１６は、回転に従い連続的に回折格子間隔が変化しており、その結果として連続的に光の出射角が変化するようになっている。また、この回折格子３１６は、スキャナーレンズ２２７を介して光情報記録媒体１と結像関係になるよう配置されている。これにより、光情報記録媒体１上の光束径を一定にし、無駄露光領域抑制と光利用効率の向上を実現している。

図１２は、この回折格子３１６に対する光線の伝播の様子を示したものである。参照光２０７は入射角θinで回折格子に入射すると、回折格子によって回折され、回折格子の形状やピッチで決まる角度で出射する。

本実施例では、回折格子の製造精度に起因して発生する迷光、例えば０次光３１７をスキャナーレンズ有効径３０４に入射しない条件、すなわち（数１）の条件を満たしている。これにより、回折格子３１６の０次光３１７を回避して記録／再生ができる。

上記の回折格子は、反射型でも良く、また、透過型の体積型回折格子、反射型の体積型回折格子でも良い。体積型回折格子の場合には、実施例２に記載の体積型ホログラフィック光学素子の作成方法と同様の考え方で、光学系の収差補正や参照光の強度プロファイル補正を行うこともできる。

なお、上記の実施例では迷光が体積型ホログラフィック光学素子/回折格子の表面反射光／０次光であることを想定したが、高次回折光であっても同様に考えることができる。

以上本実施例によれば、参照光２０７の光束径を補正しかつ、回折格子３１６の０次光３１７を、スキャナーレンズ有効径３０４外に伝播させることができ、回折格子３１６の０次光３１７が迷光としてホログラムの記録／再生に影響を及ぼす問題を低減し、安定した記録／再生をすることができる。

図１３は、本発明の第５の実施例に係る２光束角度多重記録方式のホログラフィックメモリ装置１０の光学系を示したものである。本実施例では、実施例１と比較して、記録／再生方法、ならびに角度多重方式における光学素子についての考え方は同様であるが、その特徴は、ウェッジプリズム２１９の表面反射光３０３を、光検出器３１８を用いて取得する点にある。本実施例を適用することで、実施例１と同様に迷光の影響を回避して光束径を補正することができ、さらに、参照光の光学特性を記録／再生動作にフィードバックし、安定した記録／再生を行うことができる。

この光検出器３１８を使って、例えば参照光の強度を測定することができる。ホログラム記録において、強度の情報は重要であり、検出された参照光強度から、記録媒体への照射強度を見積もることで、光学部品の経時変化によるずれや、信号光と参照光の光量比の調整を行うことができる。また、光検出器３１８をＰＳＤ（Position Sensitive Detector）とすることで、参照光の角度を検出可能で、この情報を用いて参照光のディスク入射角度を微調整することができる。さらに、光検出器３１８の代わりにシャックハルトマン型波面センサーを配置して参照光の収差を検出する、ＣＣＤイメージセンサーを配置して参照光強度分布を検出する、あるいは参照光２０７がハーフミラーを透過して楔形基盤を反射し、更に前記ハーフミラーを反射してからＣＣＤイメージセンサーに入射するようにすることで、参照光の可干渉性を検出するなどして、最適な記録／再生条件となっているかを逐一確かめることもできる。

以下では、上記のように取得した参照光の情報を記録／再生へフィードバックする一例を示す。図１４は、本実施例の動作フローを示したものである。この動作は、記録時のあるタイミング、例えば１ページ記録毎、１ブック記録毎などで行う。まず、光検出器３１８を用いてウェッジプリズム２１９の表面反射光３０３の強度を取得する（３２１）。続いて、光検出器３１９を用いて信号光の強度を取得する（３２２）。３２１と３２２の順番は同時または反対でも良い。次に、取得した表面反射光３０３の強度と信号光の強度から、参照光と信号光の光情報記録媒体１上での強度を見積もる（３２３）。この結果、光情報記録媒体１上の光強度が目標の値と大きくずれている場合、異常検出動作に入り記録動作を停止する（３２４、３２５）。そして、３２３で算出した参照光と信号光の比から光量比の補正量を算出し、これに応じて偏光方向可変素子２０４を調整する（３２６）。続いて、３２３で算出した参照光と信号光の強度から光源２０１の出射強度の補正量を算出し、入力電流を調整する（３２７）。その後、信号光強度検出３２１に戻って、再度上記の動作フローを行うことで、記録強度の最適化を行う。

以上本実施例によれば、参照光２０７の光束径を補正しかつ、ウェッジプリズム２１９の表面反射光３０３を、スキャナーレンズ有効径３０４外に伝播させることができ、ウェッジプリズム２１９の表面反射光３０３が迷光としてホログラムの記録／再生に影響を及ぼす問題を低減し、安定した記録／再生をすることができる。さらに、ウェッジプリズム２１９の表面反射光３０３を光検出器３１８で取得することで、参照光の光学特性を記録／再生動作にフィードバックし、安定した記録／再生を行うことができる。

図２は、本発明の第６の実施例に係る２光束角度多重記録方式のホログラフィックメモリ装置１０の光学系を示したものである。本実施例では、実施例１と比較して、記録／再生方法、ならびに角度多重方式における光学素子についての考え方は同様であるが、その特徴は、ウェッジプリズム２１９に図１５（ｂ）に示すような砂ずり面３３０を持たせる構成とする点である。

図１５（a）は、本実施例で解決したい課題を示す図である。ウェッジプリズム２１９に入射した参照光２０７は、反射面で内面反射した後、出射面から大部分の光量が出射するが、数％がさらに内面反射して反射面で再び内面反射した後、ウェッジプリズムの底面３３２から出射し、内面反射光による迷光３２９となる。この迷光３２９は、図１５（a）に示すようにスキャナーレンズ有効径３０４に入射して、記録／再生に影響を及ぼすので課題である。この課題を解決するために、本実施例では図１５（ｂ）に示すように、迷光３２９が出射するウェッジプリズムの底面３３２を砂ずり面３３０としている。これにより、迷光３２９は砂ずり面３３０によって拡散光となるので、スキャナーレンズ有効径３０４に入射する迷光３２９の光量が大幅に低減され、記録／再生への影響を低減させることができる。本実施例では、ウェッジプリズムの底面３３２を砂ずり面３３０としたが、ウェッジプリズムの底面３３２に迷光３２９を吸収するための黒化処理を施す、あるいは、ウェッジプリズムの底面３３２の角度を、参照光角度走査範囲内において、迷光３２９が出射してもスキャナーレンズ有効径３０４に入らない角度に設定するなどの構成としても良い。

以上本実施例によれば、参照光２０７の光束径を補正しかつ、ウェッジプリズム２１９の表面反射光３０３を、スキャナーレンズ有効径３０４外に伝播させることができ、ウェッジプリズム２１９の表面反射光３０３が迷光としてホログラムの記録／再生に影響を及ぼす問題を低減し、安定した記録／再生をすることができる。さらに、図１５（a）に示す内面反射光による迷光３２９が、ホログラムの記録／再生に影響を及ぼす問題を低減することができる。

図１６（a）〜（c）は、本発明の第７の実施例に係る２光束角度多重記録方式のホログラフィックメモリ装置１０の光学系を示したものである。本実施例では、実施例１と比較して、記録／再生方法、ならびに角度多重方式における光学素子についての考え方は同様であるが、その特徴は、ウェッジプリズム２１９を図１６（a）に示すような回転駆動部３３３を用いて回転または駆動を行うことで、スキャナーレンズ２２７を用いない簡素な構成で角度多重記録を実現し、さらに、ウェッジプリズムの表面反射光３０３が情報記録媒体１に照射されて、無駄露光が発生するのを防ぐために、光吸収フィルタ３３４を配置した構成としている点である。

図１６(a)は、本実施例の構成を示している。実施例１の構成に対してスキャナーレンズ２２７を取り除くと、ウェッジプリズム２１９が回転して参照光角度を変化させたときに、参照光２０７の照射位置がずれて、信号光２０６と情報記録媒体1内で重なり合わなくなる課題がある。そこで、回転駆動部３３３を用いて、ウェッジプリズム２１９を回転させるだけでなく、同時に所定の位置まで移動させることにより、参照光の照射位置を情報記録媒体1内で信号光２０６に合わせる。例えば、参照光の入射角度が高角度の場合には、図１６（b）のようにウェッジプリズム２１９の移動をおこない、反対に低角度の場合には、図１６（c）のようにウェッジプリズム２１９の移動をおこなう。

本実施例では、ウェッジプリズム２１９の表面反射光３０３が情報記録媒体１に照射されて無駄露光がおこる課題がある。そこで、光吸収フィルタ３３４を配置することで、参照光角度走査範囲内において、表面反射光３０３が情報記録媒体１に照射されることを回避している。

以上本実施例によれば、参照光２０７の光束径を補正しかつ、ウェッジプリズム２１９の表面反射光３０３を、記録情報媒体１外に伝播させることができ、ウェッジプリズム２１９の表面反射光３０３が迷光として無駄露光を引き起こす問題を低減し、安定した記録／再生をすることができる。

上記は、ウェッジプリズム２１９の表面反射光３０３の代わりに、実施例２〜４で記載した回折光学素子が発生する迷光であっても良い。

なお、上述した実施例は、本発明を分り易くするために詳細に説明したものであり、そのため、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれ、例えば、必ずしも上記で説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。更に、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、本実施例では記録再生装置で説明を行ったが、記録装置または再生装置であっても良い。

１・・・光情報記録媒体、１０・・・ホログラフィックメモリ装置、１１・・・光学系、１２・・・再生用参照光光学系、１３・・・ディスクキュア光学系、１４・・・ディスク回転角度検出用光学系、８１・・・アクセス制御回路、８２・・・光源駆動回路、８３・・・サーボ信号生成回路、８４・・・サーボ制御回路、８５・・・信号処理回路、８６・・・信号生成回路、８７・・・シャッタ制御回路、８８・・・ディスク回転モータ／アクセス制御回路、８９・・・コントローラ、９０…入出力制御回路、９１…外部制御装置、２０１・・・光源、２０２・・・コリメートレンズ、２０３・・・シャッタ、２０４・・・偏光方向変換素子、２０５・・・偏光ビームスプリッタ、２０６・・・信号光、２０７・・・参照光、２０８・・・ビームエキスパンダ、２０９・・・位相マスク、２１０・・・リレーレンズ、２１１・・・偏光ビームスプリッタ、２１２・・・空間光変調器、２１３・・・リレーレンズ、２１４・・・空間フィルタ、２１５・・・対物レンズ、２１６・・・偏光方向変換素子、２１７・・・ミラー、２１８・・・ミラー、２１９・・・ウェッジプリズム、２２０・・・アクチュエータ、２２１・・・レンズ、２２２・・・レンズ、２２３・・・アクチュエータ、２２４・・・ガルバノミラー、２２５・・・光検出器、２２６・・・アイリス、２２７・・・スキャナーレンズ、２２８・・・回折された信号光、３０１・・・レンズ端面を通る光線、３０２・・・レンズ端面を通る光線、３０３・・・表面反射光、３０４・・・スキャナーレンズ有効径、３０５・・・入射面の法線、３０６・・・スキャナーレンズの中心軸、３０７・・・体積型ホログラフィック光学素子（反射型）、３０８・・・表面反射光、３０９・・・光線、３１０・・・光線、３１１・・・感光材料、３１２・・・体積型ホログラフィック光学素子（透過型）、３１３・・・光吸収フィルタ、３１４・・・０次光、３１５・・・回転モータ、３１６・・・回折格子、３１７・・・０次光、３１８・・・光検出器、３２９・・・内面反射光による迷光、３３０・・・砂ずり面、３３１・・・拡散光、３３２・・・ウェッジプリズムの底面、３３４…光吸収フィルタ

Claims (16)

1. 参照光を生成する光学系と、
   前記光学系で生成された参照光を光情報記録媒体へ所望の入射角度で導く光学素子と、
   前記光学素子を制御し、前記光学系で生成された参照光の光情報記録媒体への入射角度を制御する制御部と、
   前記光情報記録媒体の所望の位置に、前記制御部で制御された参照光を結像するレンズ部と、を備え、
   前記光学素子から、少なくとも、第１の角度の第１の光ビームと前記第１の角度とは異なる第２の角度の第２の光ビームが出射し、
   前記第１の光ビームが前記レンズ部の有効径内を伝播し、前記第２の光ビームが前記レンズ部の有効径外に伝播するよう、前記光学素子が配置されていることを特徴とするホログラフィックメモリ装置。
2. 請求項１に記載のホログラフィックメモリ装置において、
   前記第２の光ビームと前記レンズ部の中心軸とのなす角度θstrと、前記レンズ部の中心軸と前記レンズ部のレンズ端面を通る光線とのなす角度φが、θstr ＞ φの関係となるよう、前記光学素子が配置されていることを特徴とするホログラフィックメモリ装置。
3. 請求項１に記載のホログラフィックメモリ装置において、
   前記光学素子はウェッジプリズムで構成されており、
   前記第１の光ビームは、前記ウェッジプリズムの内面反射光であり、
   前記第２の光ビームは、前記ウェッジプリズムの表面反射光であることを特徴とするホログラフィックメモリ装置。
4. 請求項３に記載のホログラフィックメモリ装置において、
   前記ウェッジプリズムの入射面の法線と前記スキャナーレンズの中心軸とのなす角度θxと、前記レンズ部の中心軸と前記レンズ部のレンズ端面を通る光線とのなす角度φと、前記ウェッジプリズムへの入射角θinが、参照光角度走査範囲内において、θx - φ ＞ θin の関係となるよう、前記光学素子が配置されていることを特徴とするホログラフィックメモリ装置。
5. 請求項１に記載のホログラフィックメモリ装置において、
   前記光学素子は回折光学素子で構成されていることを特徴とするホログラフィックメモリ装置。
6. 請求項５に記載のホログラフィックメモリ装置において、
   前記回折光学素子は、反射型の体積型ホログラフィック光学素子であり、
   前記第２の光ビームは、前記反射型の体積型ホログラフィック光学素子の表面反射光であることを特徴とするホログラフィックメモリ装置。
7. 請求項５に記載のホログラフィックメモリ装置において、
   前記回折光学素子は、透過型の体積型ホログラフィック光学素子であり、
   前記第２の光ビームが、前記透過型の体積型ホログラフィック光学素子の０次光であることを特徴とするホログラフィックメモリ装置。
8. 請求項５に記載のホログラフィックメモリ装置において、
   前記回折光学素子は異なる回折格子間隔を持つものであり、
   前記第２の光ビームは、前記回折光学素子の表面反射光又は０次光であることを特徴とするホログラフィックメモリ装置。
9. 請求項５に記載のホログラフィックメモリ装置において、
   前記回折光学素子は、前記光学系で発生する収差を補正することを特徴とするホログラフィックメモリ装置。
10. 請求項５に記載のホログラフィックメモリ装置において、
    前記回折光学素子は参照光の強度プロファイルを補正する働きを有することを特徴とするホログラフィックメモリ装置。
11. 請求項１に記載のホログラフィックメモリ装置において、
    前記第２の光ビームを検出する検出部と、
    前記検出部で検出した参照光の光学特性の情報に基づいて、記録または再生を制御する制御部と、を備えることを特徴とするホログラフィックメモリ装置。
12. 請求項３に記載のホログラフィックメモリ装置において、
    前記ウェッジプリズムの底面に２次反射光の影響を低減させる遮光部を設けることを特徴とするホログラフィックメモリ装置。
13. 請求項１に記載のホログラフィックメモリ装置において、
    前記第２の光ビームを吸収する光吸収フィルタ部を備えることを特徴とするホログラフィックメモリ装置。
14. 請求項１に記載のホログラフィックメモリ装置において、
    記第１の光ビームが前記レンズ部の有効径内かつレンズ端に伝播するときに、前記第２の光ビームが前記レンズ部のレンズ中心軸に対して反対側のレンズ有効径外に伝播するよう、前記光学素子が配置されていることを特徴とするホログラフィックメモリ装置。
15. 参照光を生成する光学系と、
    前記光学系で生成された参照光を光情報記録媒体へ所望の入射角度で導く光学素子と、
    前記光学素子を制御することで、前記光学系で生成された参照光の光情報記録媒体への入射角度を変える制御部と、
    光を吸収する光吸収フィルタ部と、を備え、
    前記光学素子から、少なくとも、第１の角度の第１の光ビームと、前記第１の角度とは異なる第２の角度の第２の光ビームが出射し、
    前記第１の光ビームが前記光情報記録媒体へ伝播し、前記第２の光ビームが前記光吸収フィルタ部に伝播するよう、前記光学素子が配置されていることを特徴とするホログラフィックメモリ装置。
16. 参照光を生成する光学系と、
    前記光学系で生成された参照光を光情報記録媒体へ所望の入射角度で導くウェッジプリズムと、
    前記ウェッジプリズムを制御し、前記光学系で生成された参照光の光情報記録媒体への入射角度を制御する制御部と、
    前記光情報記録媒体の所望の位置に、前記制御部で制御された参照光を結像するレンズ部と、を備え、
    前記ウェッジプリズムの内面反射光が前記レンズ部の有効径内を伝播し、前記ウェッジプリズムの表面反射光が前記レンズ部の有効径外に伝播するよう、前記ウェッジプリズムが配置されており、
    前記第２の光ビームと前記レンズ部の中心軸とのなす角度θstrと、前記レンズ部の中心軸と前記レンズ部のレンズ端面を通る光線とのなす角度φが、θstr ＞ φの関係となるよう、前記光学素子が配置されていることを特徴とするホログラフィックメモリ装置。

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