JP4162605B2 - ホログラフィックロムシステムを整合するための装置及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、ホログラフィックロムシステムを整合する装置及びその方法に関し、更に詳しくは、データパターンをホログラフィック媒体に記録する前にデータマスク及びディスク（すなわち、ホログラフィック媒体）の整合がずれることを防止するために、ホログラフィックロムシステムを整合して記録及び再生の際のエラーを減らすための装置及びその方法に関する。

従来、ホログラフィックメモリシステムは、一般的にページ単位で格納している傾向にある。ＳＬＭ（空間光変調器；spatial light modulator）のような入力装置は、ページと呼ばれる２次元アレイの形態のデータを提供し、ＣＣＤカメラのような探知アレイは、このようなデータを読み込む。他の技術として、ページ単位の手法の代わりに、ビット単位で格納するような方式がある。しかし、かかる全システムは、メモリをいっぱいに満たすために、多量の個々のホログラムに関する記録を必要とする欠点がある。メガビットの大きさのアレイを用いる典型的なページ単位のシステムは、１００ＧＢ以上の容量を満たすために、数百万個のページを記録する必要がある。ミリ秒程度のホログラムに対して露出する場合も、１つの１００ＧＢメモリを満たすにかかる総記録時間は、１時間はかからなくても、少なくとも４０〜５０分程度はかかる。これにより、図１のような他の形態の従来のホログラフィックロムシステムが開発されており、１００ＧＢ程度の容量のディスク生成にかかる時間は、１分以下に減らし、恐らく数秒程度減らすかも知らない。

図１の従来のホログラフィックロムシステムは、光源１０、シャッタ１２、ミラー１４、２８、３４、４０、λ／２板（ＨＷＰ；Half Wave Plate）１６、２４、３６、空間フィルタ１８、３０、４２、レンズ２０、４４、ポラライズドビームスプリッタ（ＰＢＳ；Polarized Beam Splitter）２２、偏光器２６、３８、円錐形のミラー３２、データマスク４６、及びホログラフィック媒体４８を含む。

光源１０は、一定の波長、例えば、５３２ｎｍの波長を有するレーザ源で、ホログラフィックに必要なレーザ光を発生させる。レーザ光は、１つのタイプの直線偏光として、例えば、Ｐ偏光又はＳ偏光であり、これはシャッタ１２を経由してミラー１４に提供され、ホログラフィック媒体４８上にデータを記録するときに、シャッタ１２は、レーザ光を通過させるように開放される。ミラー１４は、レーザ光をＨＷＰ１６に提供する。ＨＷＰ１６は、レーザ光の偏光をθ（好ましくは４５°）だけ回転させ、この回転偏光を有しているレーザ光は、空間フィルタ１８に提供され、空間フィルタ１８は、回転偏光を有しているレーザ光に含まれているノイズを除去する。その後、回転偏光を有しているレーザ光は、レーザ光の大きさを予め定められた大きさまで拡大するためにレンズ２０に提供される。その後、この拡大レーザ光は、ＰＢＳ２２に提供される。

ＰＢＳ２２は、屈折率が相異する２種類以上の物質を繰返して蒸着した構造で、Ｓ１経路に沿って１つのタイプの偏光、例えば、水平偏光、すなわち、Ｓ偏光のレーザ光を通過させ、Ｓ２経路に沿って他のタイプの偏光、例えば、垂直偏光、すなわち、Ｐ偏光のレーザ光を反射させる役割を行なう。これにより、ＰＢＳ２２は、拡大されたレーザ光を通過したレーザ光（以下、参照光と称する）と、反射されたレーザ光（以下、信号光と称する）に分けられ、信号光と参照光の偏光はそれぞれ異なることになる。

信号光、例えば、Ｓ偏光の信号光は、ミラー３４によって反射される。その後、反射された信号光は、ＨＷＰ３６及び偏光器３８を順次経由してミラー４０に伝達される。ＨＷＰ３６が信号光の偏光をθ´だけ回転させることができ、偏光器３８は、Ｐ偏光の信号光のみを通過させるため、ＨＷＰ３６及び偏光器３８は、θ´を変化させていくと共にミラー４０に到達するＰ偏光の信号光の量を調節することができる。その後、Ｐ偏光の信号光は、ミラー４０によって空間フィルタ４２に反射され、空間フィルタ４２は、信号光の不完全な偏光成分を除去し、Ｐ偏光の成分のみを透過せしめる。その後、完全な偏光又は純化された偏光を有している信号光がレンズ４４に提供され、これは信号光を予め定められた大きさに拡大するためである。その後、拡大された信号光がデータマスク４６を経由してホログラフィック媒体４８上に投影される。記録のためのデータパターンを提供するデータマスク４６は、入力装置、例えば、空間変調器として機能する。

その間、参照光は、ＨＷＰ２４及び偏光器２６を順次経由して、ミラー２８に提供される。ＨＷＰ２４が参照光の偏光をθ″だけ回転させることができ、偏光器２６はＰ偏光の信号光のみを通過させるため、ＨＷＰ２４及び偏光器２６は、θ″を変化させていくと共にミラー２８に到達するＰ偏光の参照光の量を調節することができる。これにより、参照光の偏光が信号光の偏光と同様になる。その後、Ｐ偏光の参照光は、ミラー２８によって空間フィルタに反射され、空間フィルタ３０は、参照光の不完全な偏光成分を除去し、Ｐ偏光の成分のみを透過せしめる。その後、完全な偏光又は純化された偏光を有している参照光がホルダ（図示せず）によって固定された円錐形のミラー３２に投影される。ここで、円錐形のミラー３２は、円形底面を有する円錐形で、円錐面と円形底面がなす角、すなわち、予め定められた底角を有している。円錐形ミラー３２は、参照光をホログラフィック媒体４８に向かうように反射させる。ホログラフィック媒体４８に入射される参照光の入射角は、円錐形のミラー３２の底角によって決定される。

図２は、ホログラフィックロムにデータを記録するための方法の詳細図である。図２によると、ホログラフィック媒体４８は、データパターンを記録するためのディスク状の物質である。データマスク４６も、ホログラフィック媒体４８と同様の大きさのディスク状であり、ホログラフィック媒体４８に格納されるデータパターンを提供する。データマスク４６を垂直に入射する平面波、すなわち、信号光で照射し、図２に示す反射系において反対側から入射される参照光を用いると、干渉縞がホログラフィック媒体４８に記録される。円錐形の光の形状がディスクの全面において一定の径方向角度を有するように選択され、再生の際にディスクが回転する間、ホログラム媒体は、局部的に一定の角度を有している狭い平面波によって読み込まれる。また、角多重化（angular multiplexing）は、他の底角を有している円錐形のミラー３２として実現される。

しかし、データマスク４６の中心４６ａとホログラフィック媒体４８の中心４８ａが整合されない場合、すなわち、図３にようにデータマスク４６とホログラフィック媒体４８が同軸に配列されない場合、データパターンは、ホログラフィック媒体４８との整合がずれるトラック４８ｃに沿って記録される。その後、再生のとき、記録トラック４８ｃがトラック４８ｂとマッチングされないため、再生時にデータパターンを復元することは困難になる。これにより、データマスク４６及びホログラフィック媒体４８の整合は、データパターンが記録される前に行なわなければならない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、データパターンをホログラフィック媒体に記録する前に、データマスクとホログラフィック媒体が整合されているか否かを探知することにより、ホログラフィックロムシステムを整合させる装置及びその方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明による一態様では、入射レーザ光を供給する光供給装置と、前記入射レーザ光を受信して集束レーザ光を生成する伝達装置と、ホログラフィック媒体を備え、前記集束レーザ光を開口部を介して受信した後、前記受信レーザ光を前記開口部に反射させる反射装置であって、前記開口部を通過する前記反射レーザ光の量は、前記ホログラフィック媒体が前記開口部に整合されているか否かによって変化するようにされており、且つ前記開口部を通過する前記反射レーザ光が前記伝達装置に戻った後、前記伝達装置によって復帰レーザ光に変換される、反射装置と、前記開口部と前記ホログラフィック媒体が整合されているか否かを決定するために、前記復帰レーザ光の量を検査する探知装置とを含むことを特徴とするホログラフィック装置を提供する。

本発明による別態様では、入射レーザ光を供給する光供給装置と、開口部に前記入射レーザ光を集光させて集束レーザ光を生成するレンズと、その中に含まれているデータをホログラフィック媒体に記録するために用いられるデータマスクであって、前記集束レーザ光を通して伝達する前記開口部をその中心部に備えているデータマスクと、前記ホログラフィック媒体に結合され、前記データマスクによって伝達された前記レーザ光を反射させる反射ミラーとを含み、前記データマスクと前記ホログラフィック媒体が整合されているか否かを決定するために、前記開口部を通過する前記反射レーザ光が、前記開口部を通過する前記反射レーザ光の量を検査する探知装置に提供されることを特徴とするホログラフィック装置を提供する。

本発明による更に他の態様では、（ａ）入射レーザ光を提供するステップと、（ｂ）ホログラフィック媒体上にデータを記録するために用いられるデータマスクの中心部に位置する開口部を介して前記入射レーザ光を伝達するステップと、（ｃ）前記ホログラフィック媒体に結合された反射ミラーによって前記伝達入射レーザ光を反射させるステップと、（ｄ）前記開口部を介して前記反射レーザ光を伝達するステップと、（ｅ）前記データマスクと前記ホログラフィック媒体が整合されているか否かを決定するために、前記開口部を通過する前記反射レーザ光の量を探知するステップとを含むことを特徴とするホログラフィック方法を提供する。

本発明によるホログラフィックロムシステムを整合するための装置及びその方法は、データマスクに含まれたデータをホログラフィック媒体に記録する前に、データマスクとホログラフィック媒体を整合することにより、再生時にエラーを減らして、正確かつ明確なホログラフィックデータを復元することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
図４は、本発明の好適な実施の形態により、データマスクを用いて、ホログラフィック媒体にデータを記録する前に、データマスクをホログラフィック媒体に整合させるための装置を示す。図４の装置は、光源１００、シャッタ１０２、ＨＷＰ１０４、偏光器１０５、空間フィルタ１０６、ＰＢＳ１０８、ＱＷＰ１１０、レンズ１１２、データマスク１１４、ホログラフィック媒体１１６、半球状のミラー１１８、ホログラフィック媒体１１６の中心の開口部１１７に半球状のミラー１１８をクランプするためのクランプ１２０、スピンドルモータ１２２、検出器１２４、及び制御器１２６を含む。

光源１００は、一定の波長、例えば、５３２ｎｍの波長を有するレーザ源で、ホログラフィックに必要なレーザ光を発生させる。レーザ光は、１つのタイプの直線偏光、例えば、Ｐ偏光又はＳ偏光であり、シャッタ１０２を経由してＨＷＰ１０４に提供される。ホログラフィック媒体１１６とデータマスク１１４を整列させるときに、シャッタ１０２は、レーザ光を通過させるために開放される。ＨＷＰ１０４は、レーザ光の偏光をθ（好ましくは、４５°）だけ回転させ、回転された偏光を有しているレーザ光は、例えば、Ｓ偏光のレーザ光のみを通過させる偏光器１０５に提供される。通過されたＳ偏光のレーザ光は、空間フィルタ１０６に提供され、空間フィルタ１０６は、透過されたＳ偏光のレーザ光に含まれたノイズを除去する。

その後、Ｓ偏光のレーザ光がＰＢＳ１０８に提供され、ＰＢＳ１０８は、例えば、水平偏光、すなわち、Ｓ偏光のレーザ光を通過させ、例えば、垂直偏光、すなわち、Ｐ偏光のレーザ光を反射させる役割を行なう。Ｓ偏光のレーザ光がＰＢＳ１０８に提供されるため、レーザ光はＰＢＳを通過させる。その後、この通過されたレーザ光がＱＷＰ１１０に提供される。通常、ＱＷＰは、円形偏光を直線偏光に変換させること、及び反対に直線偏光を円形偏光に変換させることができる独特の性質を有し得る。詳細には、Ｓ偏光の光（または、Ｐ偏光の光）がＱＷＰを通過すると、円形偏光になり、再度ＱＷＰを通過すると、円形偏光がＰ偏光の光（または、Ｓ偏光の光）に変換される。

これにより、ＱＷＰ１１０は、入力されたＳ偏光のレーザ光を円形偏光のレーザ光に変換し、これはレンズ１１２に入射される。データマスク１１４がレンズ１１２の焦点距離に位置するため、レンズ１１２は、ピンホール１１５に円形偏光されたレーザ光を集光させる。ここで、ピンホール１１５は、データマスク１１４の中心部に位置し、例えば、５μｍの大きさである。よって、レンズ１１２は、円形偏光されたレーザ光をピンホール１１５及び開口部１１７を介して半球状のミラー１１８に伝達する。ここで、開口部１１７は、ホログラフィック媒体１１６の中央ホール領域である。半球状のミラー１１８は、クランプ１２０と一体にまたは別個に、クランプ１２０の窪み上に形成され得る。クランプ１２０は、ホログラフィック媒体１１６の中心を半球状のミラー１１８の中心に整合させるために、例えば、開口部１１７に挿入され、ホログラフィック媒体１１６は、クランプ１２０に連結されたスピンドルモータ１２２によって回転される。

図５−Ａに示すように、データマスク１１４とホログラフィック媒体１１６が適切に整合されると、ピンホール１１５の中心は、半球状のミラー１１８の表面を含む表面の仮想球の中心に該当する。すなわち、データマスク１１４のピンホール１１５の中心は、実質的に半球状のミラー１１８の焦点と一致する。従って、半球状のミラー１１８は、円形偏光のレーザ光を、ピンホール１１５の中心を経由して、レンズ１１２に再び戻るように反射させ、このとき、反射された円形偏光のレーザ光は、ピンホール１１５の中心に集光される。これにより、ピンホール１１５を通過する円形偏光のレーザ光の量は最大値になる。

その後、レンズ１１２は、反射された円形偏光のレーザ光をＱＷＰ１１０に提供する。その後、ＱＷＰ１１０は、反射された円形偏光のレーザ光をＰ偏光のレーザ光に変換し、Ｐ偏光のレーザ光をＰＢＳ１０８に提供する。Ｐ偏光のレーザ光がＰＢＳ１０８の性質によって反射されるため、検出器１２４は、Ｐ偏光のレーザ光を検出する。検出器で検出したＰ偏光のレーザ光の量は、半球状のミラー１１８の助けによりホログラフィック媒体１１６の中心がピンホール１１５に適切に整合されたときに、最大値になる。

これに反して、図５−Ｂに示すように、データマスク１１４とホログラフィック媒体１１６が適切に整合されないと、ピンホール１１５の中心は半球状のミラー１１８の表面を含む表面の仮想球の中心に該当しない。従って、半球状のミラー１１８によって反射された円形偏光のレーザ光が、ピンホール１１５の中心を経由して、レンズ１１２に完全に戻ることはできない。従って、ピンホール１１５を通過する反射された円形偏光のレーザ光の量が最大値より少なくなる。これにより、検出器１２４によって検出された、反射された円形偏光のレーザ光の量は、同様に最大値より少なくなり、これは、データマスク１１４とホログラフィック媒体１１６が適切に整合されていないことを意味する。その後、反射された円形偏光のレーザ光の量が、最大値近くの予め定められた値であるしきい値より少なくなる場合、検出器１２４はアクチュエータ（図示せず）を制御する制御器１２６に整合されないことを表す信号を送る。その後、アクチュエータは、データマスク１１４またはホログラフィック媒体１１６の位置を調整して、データマスク１１４とホログラフィック媒体１１６を整合させる。その後、この整合されたデータマスク１１４とホログラフィック媒体１１６は、ホログラフィック媒体１１６上にデータを記録するために、例えば、図１のホログラフィックロムシステムに適用され得る。

図４の装置で、光源１００がＳ偏光である場合、シャッタ１０２、ＨＷＰ１０４、偏光器１０５、及び空間フィルタ１０６は省略することができる。しかし、シャッタ１０２、ＨＷＰ１０４、偏光器１０５、及び空間フィルタ１０６は、更に正確かつ明確な結果を得るために用いられる。

上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当事業者は種々の改変をなし得るであろう。

従来の典型的なホログラフィックロムシステムを示す図。 ホログラフィックロムを記録するための従来の方法の詳細図。 ホログラフィック媒体とデータマスクの整合がずれる場合を示す図。 本発明の一実施の形態によりホログラフィック媒体をデータマスクに整合させる装置を示す図。 ホログラフィック媒体及びデータマスクが整合されている場合の光経路を例示する図。 ホログラフィック媒体及びデータマスクが整合されていない場合の光経路を例示する図。

符号の説明

１００ 光源
１０２ シャッタ
１０４ ＨＷＰ（λ／２板）
１０６ 空間フィルタ
１０８ ポラライズドビームスプリッタ（ＰＢＳ）
１１０ ＱＷＰ（λ／４板）
１１２ レンズ
１１４ データマスク
１１５ データマスクの中心ホール
１１６ ホログラフィック媒体
１１７ ディスクの開口部
１１８ 半球状のミラー
１２０ クランプ
１２２ スピンドルモータ
１２４ 検出器
１２６ 制御器

Claims (9)

1. 入射レーザ光を供給する光供給装置と、
   前記入射レーザ光を受信して集束レーザ光を生成する伝達装置と、
   ホログラフィック媒体を備え、前記集束レーザ光を開口部を介して受信した後、前記受信レーザ光を前記開口部に反射させる反射装置であって、その中心に前記開口部が位置するデータマスクを含み、前記開口部を通過する前記反射レーザ光の量は、前記ホログラフィック媒体が前記開口部に整合されているか否かによって変化するようにされており、且つ前記開口部を通過する前記反射レーザ光が前記伝達装置に戻った後、前記伝達装置によって復帰レーザ光に変換される、反射装置と、
   前記開口部と前記ホログラフィック媒体が整合されているか否かを決定するために、前記復帰レーザ光の量を検査する探知装置とを含むことを特徴とするホログラフィック装置。
2. 前記反射装置は、
   前記ホログラフィック媒体と結合され、前記受信レーザ光を前記開口部に反射させて前記ホログラフィック媒体を前記データマスクに整合させる反射ミラーを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のホログラフィック装置。
3. 整合を終了した後、前記データマスクは、前記ホログラフィック媒体上にデータを記録するために用いられることを特徴とする請求項２に記載のホログラフィック装置。
4. 前記反射ミラーは、半球状のミラーであり、前記データマスクの前記開口部の中心が前記半球状のミラーの焦点と概ね一致することを特徴とする請求項２に記載のホログラフィック装置。
5. 前記伝達装置は、
   前記入射レーザ光を通過させるポラライズドビームスプリッタ（ＰＢＳ；polarized beam splitter）と、
   前記入射レーザ光を第１平行レーザ光に変換させるλ／４板（ＱＷＰ；quarter wave plate）と、
   前記開口部に前記第１平行レーザ光を集光させて前記集束レーザ光を生成するレンズとを含み、
   前記開口部を通過する前記反射レーザ光が前記反射装置によって前記レンズに提供され、前記レンズは前記反射レーザ光を第２平行レーザ光に変換するようにされており、
   前記ＱＷＰは、前記第２平行レーザ光を、前記ＰＢＳによって前記探知装置に向かうように反射される前記復帰レーザ光に変換することを特徴とする請求項１に記載のホログラフィック装置。
6. 前記開口部は、前記レンズの焦点距離に位置することを特徴とする請求項５に記載のホログラフィック装置。
7. 前記光供給装置は、
   ソースレーザ光を発生させる光源と、
   前記ソースレーザ光から直線偏光の前記入射レーザ光を生成するフィルタ装置とを含むことを特徴とする請求項１に記載のホログラフィック装置。
8. 入射レーザ光を供給する光供給装置と、
   開口部に前記入射レーザ光を集光させて集束レーザ光を生成するレンズと、
   その中に含まれているデータをホログラフィック媒体に記録するために用いられるデータマスクであって、前記集束レーザ光を通して伝達する前記開口部をその中心部に備えている、データマスクと、
   前記ホログラフィック媒体に結合され、前記データマスクによって伝達された前記レーザ光を反射させる反射ミラーとを含み、
   前記データマスクと前記ホログラフィック媒体が整合されているか否かを決定するために、前記開口部を通過する前記反射レーザ光が、前記開口部を通過する前記反射レーザ光の量を検査する探知装置に提供されることを特徴とするホログラフィック装置。
9. （ａ）入射レーザ光を提供するステップと、
   （ｂ）ホログラフィック媒体上にデータを記録するために用いられるデータマスクの中心部に位置する開口部を介して前記入射レーザ光を伝達するステップと、
   （ｃ）前記ホログラフィック媒体に結合された反射ミラーによって前記伝達入射レーザ光を反射させるステップと、
   （ｄ）前記開口部を介して前記反射レーザ光を伝達するステップと、
   （ｅ）前記データマスクと前記ホログラフィック媒体が整合されているか否かを決定するために、前記開口部を通過する前記反射レーザ光の量を探知するステップとを含むことを特徴とするホログラフィック方法。

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