JP4030516B2 - ホログラフィック媒体から再生されたホログラフィックデータを検出する装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明はホログラフィックデータ再生システムに係り、より詳しくは簡単な構造でホログラフィックデータを検出することが可能なホログラフィックデータを再生する装置及び方法に関するものである。

周知のように、多量のデータの記憶が可能なホログラフィックデジタルデータ記憶システムに対する需要が継続して増加している。したがって、高密度の記憶能力を具現するために、多様な形態のホログラフィックデジタルデータ記憶システムが最近開発された。

ホログラフィックデジタルデータ記憶システムは、情報を有する信号光と参照光を干渉させることにより、両光間に干渉縞を生じさせ、このような干渉縞を制御して、光屈折性クリスタルからなる記憶媒体に記憶させる。光屈折性クリスタルは干渉縞の強度及び位相によって異なった反応をする物質である。
多様なホログラムは、参照光の入射角を変化させるか（角度多重記録方式：angular multiplexing）又は記憶媒体を移動させて記憶領域を変化させる方法（シフト多重記録方式：shift multiplexing）により、記憶媒体に記録できるので、バイナリデータからなる多くのホログラムがページ単位で記憶媒体に記録できる。

従来のホログラフィックデータの記憶及び再生装置の一例が特許文献１に開示されている。

図１は従来のホログラフィックデータの記憶及び再生装置を示すブロック図である。同図に示すように、従来のホログラフィックデータの記録及び再生装置は、光源１００、光分離器１０２、シャッター１０４、空間光変調器（ＳＬＭ）１０６、第１及び第２反射ミラー１０８、１１０、第１ないし第３レンズ１１２、１１４、１１８、ホログラフィック媒体１１６、及びＣＣＤ１２０を含む。

光源１００はレーザ光を生成する。光変調器１０２はレーザ光を参照光と信号光に分け、分離された参照光と信号光を、二つの光路に沿って伝送する。第１及び第２反射ミラー１０８、１１０は参照光を反射する。つぎに、参照光は第１レンズ１１２を介してホログラフィック媒体１１６に伝送される。

シャッター１０４は、記録の際、信号光がＳＬＭ１０６に伝送されるように、開いている。ＳＬＭ１０６により、信号光はＳＬＭ１０６に入力された入力データに基づいてページ単位でバイナリピクセルデータに変調される。変調された信号光は第２レンズ１１４を介してホログラフィック媒体１１６に伝送される。

参照光と干渉する変調された信号光の干渉縞はホログラフィック媒体１１６内の特定領域に記憶され、この干渉縞はＳＬＭ１０６に入力された入力データに対応する。

この場合、ホログラフィックデータは、ホログラフィック媒体１１６に記憶されるに先立ち、例えばシフト多重記録方式及び／又は角度多重記録方式により予め決定された方法によって多重化される。以下には、説明の簡略化のため、シフト多重記録方式のみを用いた装置を説明する。
再生の際、シャッター１０４は、信号光がホログラフィック媒体１１６に入射しないように、閉じられる。したがって、参照光のみが第１レンズ１１２を経てホログラフィック媒体１１６に入射する。

干渉縞が記憶された領域に参照光が照射されるとき、その干渉縞により参照光の第１成分が回折して、第３レンズ１１８を介してＣＣＤ１２０にディスプレイされるイメージに対応する、記録されたバイナリデータがページ単位で再生される。一方、参照光の第２成分はホログラフィック媒体１１６を透過する。

つぎに、ＣＣＤ１２０において、ホログラフィック媒体１１６から再生された信号が電気的信号、つまり円データに変換される。

最終に、デコーダ（図示せず）は、電気的信号の光の強度を基準値と比較することにより、電気的信号を二つのバイナリ値、つまり“０”と“１”に復号化する。

ホログラフィックデータを再生するため、リニアステージのようなサーボシステムが使用できる。サーボシステムは、干渉縞が記憶された位置を示す位置データを有する。サーボシステムは、例えば直流サーボモータを用い、参照光の照射位置を制御する。シフト多重記録方式の場合、サーボシステムは、例えばホログラフィック媒体１１６を位置データに基づいて移動させることにより、干渉縞が記憶された領域を探し、その領域に参照光を入射させる。参照光がその領域に入射すると、この領域に記憶されたホログラフィックデータが再生され、ＣＣＤ１２０がホログラフィックデータをキャプチャできるようになる。このような再生プロセスは、位置データに基づいてサーボシステムにより繰り返される。しかし、このような方法においては、位置データが正確なデータ位置に関する情報を含まなければならなく、サーボシステムは位置データによって精度良く位置を制御しなければならない問題点がある。

ほかの方法としては、記録の際、特定のマークが、ＳＬＭ１０６に入力された入力データに対応する干渉縞とともにページごとにホログラフィック媒体１１６に記憶できる。特定のマークは、再生の際、干渉縞の存在を示すために使用できる。シフト多重記録方式の場合、参照光は領域を変えながら、所定の方法により、ホログラフィック媒体１１６に入射する。この場合、参照光がある領域に入射するとき、特定のマークが再生されて検出器（図示せず）により検出されると、それは干渉縞がその領域に記憶されていることを意味する。この際、その領域に記憶されたホログラフィックデータも再生されるので、検出器は、ＣＣＤ１２０がホログラフィックデータをキャプチャするようにする。このような方法においては、前記のようなサーボシステムと位置データが不要である。ただし、特定のマークを記憶するための余分の空間がホログラフィック媒体１１６に必要である。したがって、ホログラフィック媒体１１６の記憶容量が減少する問題点がある。
米国特許第６，４９０，０６１号明細書

したがって、本発明はこのような従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、簡単な構造でホログラフィックデータを検出することが可能なホログラフィックデータを再生する装置及び方法を提供する。

前記のような目的を達成するための本発明の一面によると、参照光の第１部分がホログラフィック媒体内の干渉縞により回折して再生されるホログラフィックデータを検出する装置において、前記参照光の第２部分を構成し、前記ホログラフィックデータを再生するため、回折しないで前記ホログラフィック媒体を透過する透過光の時間による光強度を検出する透過光検出器と、前記検出された光強度によって駆動信号を生成するＣＣＤ制御器と、前記駆動信号に応じて前記ホログラフィックデータを検出するＣＣＤとを含んでなることを特徴とするホログラフィックデータ検出装置が提供される。

本発明のほかの面によると、ホログラフィックデータを再生する装置において、レーザ光を生成する光源と、前記レーザ光を参照光と信号光に分離する光分離器と、前記参照光と前記信号光間の干渉により生成された干渉縞を記憶するホログラフィック媒体と、前記干渉縞により回折して、前記ホログラフィックデータを再生しないで、前記ホログラフィック媒体を透過する透過光により、前記ホログラフィック媒体から再生される前記ホログラフィックデータを検出する検出部とを含んでなることを特徴とするホログラフィックデータ再生装置が提供される。

また、本発明のさらにほかの面によると、参照光の第１部分がホログラフィック媒体内の干渉縞により回折して再生されるホログラフィックデータを検出する方法において、前記参照光の第２部分を構成し、前記ホログラフィックデータを再生するため、回折しないで前記ホログラフィック媒体を透過する透過光の時間による光強度を検出する段階と、前記検出された光強度によって駆動信号を生成する段階と、前記駆動信号に応じて前記ホログラフィックデータを検出する段階とを含んでなることを特徴とするホログラフィックデータ検出方法が提供される。

以上のような本発明によるホログラフィック再生装置は、ホログラフィックデータを検出するタイミングを制御することにより、簡単な構造でホログラフィックデータを検出することができる。

以下、本発明の好ましい実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図２は本発明の好ましい実施例による、ホログラフィックデータの記憶及び再生装置を概略的に示す。本発明の好ましい実施例による装置は、透過光検出器２２２とＣＣＤ制御器２２４が付け加わったことを除き、図１に示す従来技術と実質的に同一である。透過光検出器２２２とＣＣＤ制御器２２４以外の部分の機能は従来技術と実質的に同一であるので、その動作についての詳細な説明は省略する。

光源２００はレーザ光を生成し、光屈折性クリスタルのようなホログラフィック媒体２１６はその内部にホログラフィックデータを記憶する。

光分離器２０２は、レーザ光を、二つの光、つまり光分離器２０２により反射されて参照光経路に沿って伝送される参照光と、光分離器２０２を通過して信号光経路に沿って伝送される信号光とに分離する。

参照光経路に沿って第１反射ミラー２０８、第２反射ミラー２１０及び第１レンズ２１２が配置される。すなわち、参照光は、第１反射ミラー２０８、第２反射ミラー２１０及び第１レンズ２１２を経てホログラフィック媒体２１６に到達する。

信号光経路上には、シャッター２０４、空間光変調器（ＳＬＭ）２０６及び第２レンズ２１４が信号光の進行方向に並んで配置される。ＳＬＭ２０６は、光分離器２０２から伝送された信号光を、ＳＬＭ２０６に入力された入力データに基づいてバイナリピクセルデータにページ単位で変調する。変調された信号光は第２レンズ２１４を介してホログラフィック媒体２１６に入射して、ホログラフィック媒体２１６に干渉縞を生成する。

ホログラフィック媒体２１６に記憶されるに先立ち、ホログラフィックデータは、例えばシフト多重記録方式と角度多重記録方式を用いて所定の方法で多重化される。

再生の際、シャッター２０４は、信号光がホログラフィック媒体２１６に入射しないように閉じる。したがって、参照光のみが第１レンズ２１２を介してホログラフィック媒体２１６に入射する。

本発明の好ましい実施例において、再生の際、参照光は、シフト多重記録方式及び角度多重記録方式により、領域と角度が前記のような所定の方法で変化され、ホログラフィック媒体２１６に入射される。これからは、説明の簡略化のため、シフト多重記録方式のみを適用した装置を説明する。

参照光が、干渉縞の記憶された領域に入射するとき、参照光の第１部分は干渉縞により回折し、第３レンズ２１８を介してＣＣＤ２２０にディスプレイされるイメージに対応する、記憶されたバイナリデータがページ単位で再生される。同時に、参照光の第２部分はホログラフィックデータを再生するため、回折しないでホログラフィック媒体２１６を透過する（以下、この参照光の第２部分を透過光という）。

本発明の好ましい実施例の基本原理は、参照光がホログラフィック媒体２１６内の記憶領域に入射するときには、参照光の第１部分、つまり回折した参照光の強度が増加するが、参照光の第２部分、つまり透過光の強度が減少し、一方、参照光がホログラフィック媒体２１６内の非記憶領域に入射するときには、回折した参照光の強度が減少するが、透過光の強度が増加することを利用している。

ホログラフィックデータを検出するための検出部は、透過光検出器２２２、ＣＣＤ制御器２２４及びＣＣＤ２２０を含む。検出部は、透過光の強度を用いて、ホログラフィックデータを検出するためのタイミングを制御することができる。

詳しくは、透過光検出器２２２は透過光の“時間による光強度（経時変化し、時間の関数として表せる光強度）”を検出し、その光強度をＣＣＤ制御器２２４に伝送する。図３は透過光検出器２２２で検出された透過光の光強度の経時変化の例示的なプロファイルを示す。透過光の強度は時間経過にしたがって周期的な曲線、例えば正弦曲線（sine curve）で示される。

透過光の光強度の経時的な減少は、参照光の第１部分がホログラフィックデータを再生するために使用されたことを意味する。言い換えれば、参照光が特定領域に入射するとき、透過光検出器２２２で検出された光強度が減少したとすれば、これはホログラフィック媒体２１６内の当該領域に干渉縞が記憶されていることを意味する。

ＣＣＤ制御器２２４は、透過光検出器２２２から受信した光強度によって、ホログラフィックデータを検出するタイミングを決定する。例えば、検出された光強度が基準値以下に低下するとき、つまり光強度が基準値より高い値から小さい値に変わるとき、ＣＣＤ制御器２２４は、ＣＣＤ２２０を駆動するための駆動信号を生成してＣＣＤ２２０に伝送する。ＣＣＤ制御器２２４は、光強度が基準値より低下した後、所定時間の経過後に駆動信号を生成することもできる。

駆動信号に応じて、ＣＣＤ２２０は、ホログラフィック媒体２１６内の当該領域で再生されたホログラフィックデータをキャプチャする。すなわち、ＣＣＤ２２０は駆動信号を受信した途端に、又は駆動信号を受信した後、所定時間が経過した後に、ホログラフィックデータをキャプチャする。

その後、ＣＣＤ２２０でキャプチャされたホログラフィックデータは、ホログラフィックデータを二つのバイナリ値に復号化するためのデコーダ（図示せず）に伝送される。

本発明の好ましい実施例においては、シフト多重記録方式により参照光を、所定方法で、領域を変えながらホログラフィック媒体２１６に入射させ、ＣＣＤ制御器２２４は、参照光の第２部分、つまり透過光の強度が減少するとき、ＣＣＤ２２０がホログラフィック媒体２１６から再生されたホログラフィックデータをキャプチャするようにする。

したがって、本発明の好ましい実施例は、ホログラフィック媒体２１６内で、干渉縞が記憶された正確な位置を示す位置データだけでなく、リニアステージのような高精度を要求するサーボシステムを必要としない。また、本発明の好ましい実施例においては、ホログラフィック媒体２１６内の干渉縞の存在を示す特定のマークが不要であるので、ホログラフィック媒体２１６の記憶容量が増加する。

本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、請求範囲に開示された本発明の技術的思想及び範疇内で当業者により多様に変更可能なものである。

従来のホログラフィックデータ記憶及び再生装置の概略図である。 本発明の好ましい実施例による、ホログラフィックデータの記憶及び再生装置の概略図である。 透過光検出器で検出された透過光の光強度の経時変化の例示的なプロファイルを示す図である。

符号の説明

１００ 光源
１０２ 光分離器
１０４ シャッター
１０６ 空間光変調器（ＳＬＭ）
１０８ 第１反射ミラー
１１０ 第２反射ミラー
１１２ 第１レンズ
１１４ 第２レンズ
１１６ ホログラフィック媒体
１１８ 第３レンズ
１２０ ＣＣＤ
２００ 光源
２０２ 光分離器
２０４ シャッター
２０６ 空間光変調器（ＳＬＭ）
２０８ 第１反射ミラー
２１０ 第２反射ミラー
２１２ 第１レンズ
２１４ 第２レンズ
２１６ ホログラフィック媒体
２１８ 第３レンズ
２２０ ＣＣＤ
２２２ 透過光検出器
２２４ ＣＣＤ制御器

Claims (3)

1. 参照光の第１部分がホログラフィック媒体内の干渉縞により回折して再生されるホログラフィックデータを検出する装置において、
   前記参照光の第２部分を構成し、前記ホログラフィックデータを再生するため、回折しないで前記ホログラフィック媒体を透過する透過光の時間による光強度を検出する透過光検出器と、
   前記検出された光強度が基準値以下に低下するときまたは基準値以下に低下した後、所定時間が経過した後に駆動信号を生成するＣＣＤ制御器と、
   前記駆動信号に応じて前記ホログラフィックデータを検出するＣＣＤとを含んでなることを特徴とするホログラフィックデータ検出装置。
2. ホログラフィックデータを再生する装置において、
   レーザ光を生成する光源と、
   前記レーザ光を参照光と信号光に分離する光分離器と、
   前記参照光と前記信号光間の干渉により生成された干渉縞を記憶するホログラフィック媒体と、
   前記干渉縞により回折して、前記ホログラフィックデータを再生しないで、前記ホログラフィック媒体を透過する透過光により、前記ホログラフィック媒体から再生される前記ホログラフィックデータを検出する検出部とを含み、
   前記検出部は、
   前記透過光の時間による光強度を検出する透過光検出器と、
   前記検出された光強度が基準値以下に低下するときまたは基準値以下に低下した後、所定時間が経過した後に駆動信号を生成するＣＣＤ制御器と、
   前記駆動信号に応じて前記ホログラフィックデータを検出するＣＣＤとを含んでなることを特徴とするホログラフィックデータ再生装置。
3. 参照光の第１部分がホログラフィック媒体内の干渉縞により回折して再生されるホログラフィックデータを検出する方法において、
   前記参照光の第２部分を構成し、前記ホログラフィックデータを再生するため、回折しないで前記ホログラフィック媒体を透過する透過光の時間による光強度を検出する段階と、
   前記検出された光強度が基準値以下に低下するときまたは基準値以下に低下した後、所定時間が経過した後に駆動信号を生成する段階と、
   前記駆動信号に応じて前記ホログラフィックデータを検出する段階とを含んでなることを特徴とするホログラフィックデータ検出方法。

Images