JP4304752B2 - ホログラム記録再生方法及びホログラム記録再生装置 - Google Patents
ホログラム記録再生方法及びホログラム記録再生装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4304752B2 JP4304752B2 JP04694099A JP4694099A JP4304752B2 JP 4304752 B2 JP4304752 B2 JP 4304752B2 JP 04694099 A JP04694099 A JP 04694099A JP 4694099 A JP4694099 A JP 4694099A JP 4304752 B2 JP4304752 B2 JP 4304752B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- hologram
- recording medium
- hologram recording
- recorded
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 46
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 24
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 18
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 3
- 229910003327 LiNbO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910012463 LiTaO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 108010082845 Bacteriorhodopsins Proteins 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Substances [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 argon ion Chemical class 0.000 description 1
- 230000001268 conjugating effect Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N sodium;9,10-dioxoanthracene-2-sulfonic acid Chemical compound [Na+].C1=CC=C2C(=O)C3=CC(S(=O)(=O)O)=CC=C3C(=O)C2=C1 GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/004—Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
- G11B7/0065—Recording, reproducing or erasing by using optical interference patterns, e.g. holograms
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
- G03H1/18—Particular processing of hologram record carriers, e.g. for obtaining blazed holograms
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
- G03H1/20—Copying holograms by holographic, i.e. optical means
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H2222/00—Light sources or light beam properties
- G03H2222/50—Geometrical property of the irradiating beam
- G03H2222/56—Conjugated beam
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H2260/00—Recording materials or recording processes
- G03H2260/50—Reactivity or recording processes
- G03H2260/54—Photorefractive reactivity wherein light induces photo-generation, redistribution and trapping of charges then a modification of refractive index, e.g. photorefractive polymer
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/28—Re-recording, i.e. transcribing information from one optical record carrier on to one or more similar or dissimilar record carriers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体光と参照光との干渉効果を利用してホログラム記録媒体に対してデータの記録再生を行うホログラム記録再生方法及びホログラム記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、記録すべきデータに応じて変調された物体光と参照光とを、大きなフォトリフラクティブ効果を発現するホログラム記録媒体中で干渉させることにより、このホログラム記録媒体にデータを干渉縞として記録し、また、データが記録されたホログラム記録媒体に参照光と同じ入射角で読み出し光を入射させることにより、このホログラム記録媒体に記録されたデータを再生するホログラム記録再生方式が提案されている。
【０００３】
このホログラム記録再生方式においては、例えば、液晶表示パネル（ＬＣＤ）等の空間光変調器を透過することによりこの空間光変調器に表示された１画像分のデータに応じて変調された光が物体光としてホログラム記録媒体内に入射するので、１画像分のデータが１つのホログラムとして、一度にホログラム記録媒体に記録されることになる。そして、再生時においても、この１画像分のデータを含むホログラム単位で再生されることになる。したがって、このホログラム記録再生方式は、例えば、比較的高速アクセスが可能とされている光ディスクを記録媒体として用いた記録再生方式と比較しても、より高速なデータアクセスが可能であるとの特徴を有している。
【０００４】
また、このホログラム記録再生方式においては、例えば、１つのホログラムを記録する度に参照光の入射角を変えること等により、１つのホログラム記録媒体に多数のホログラムを重ねて記録する、いわゆる多重記録が可能である。したがって、このホログラム記録再生方式は、非常に高密度にデータを記録することができるとの特徴を有している。
【０００５】
以上の点から、ホログラム記録再生方式は、近年の情報産業の発達に伴って要求される記録密度の向上やデータアクセスの高速化を満足させる記録再生方式として注目されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ホログラムが記録されるホログラム記録媒体としては、一般に、光学的品質が高く十分な厚みを確保できるニオブ酸リチウム等のフォトリフラクティブ結晶が用いられている。
【０００７】
しかしながら、ホログラム記録媒体としてフォトリフラクティブ結晶を用いた場合、再生時の露光によって、フォトリフラクティブ結晶に記録されたホログラムの回折効率が低下するという問題が生じる。このため、フォトリフラクティブ結晶に記録されたホログラムを繰り返し再生していくとその回折効率が徐々に低下し、再生時のＳ／Ｎ比が徐々に低下して、最終的には、ホログラムの再生が不可能になってしまう。
【０００８】
フォトリフラクティブ結晶に記録される各ホログラムの記録時の回折効率ηwritw（ｔ）は、次式（１）で与えられる。
【０００９】
ηwritw（ｔ）＝η0・（１−ｅ-αIt） ・・・（１）
ここで、αは記録時の時定数、Ｉは空間的平均の光強度、ｔは記録時を０とした時間、η0は飽和回折効率である。
【００１０】
また、フォトリフラクティブ結晶に記録されたホログラムの再生時の回折効率ηread（ｔ）は、次式（２）で与えられる。
【００１１】
ηread（ｔ）＝η1・ｅ-α'It ・・・（２）
ここで、α‘は再生時の時定数、Ｉは平均の光強度、η1は初期回折効率である。
【００１２】
以上の式から、再生により、フォトリフラクティブ結晶に記録された各ホログラムの回折効率は指数関数的に低下することが分かる（『フォトリフラクティブ非線型光学』、Ｐ．ＹＥＨ著、丸善刊参照）。
【００１３】
上述したように、ホログラムの回折効率が低下すると、再生時のＳ／Ｎ比が低下することになる。そして、再生時のＳ／Ｎ比の低下が大きいと、信号成分がノイズに埋もれてしまってホログラムの再生が不可能となる。したがって、再生可能な回折効率を維持してホログラムの長寿命化を図るために、再生による回折効率の低下を抑える手段が望まれている。
【００１４】
ホログラムの長寿命化を図るために、従来、様々な試みが行われてきた。例えば、ＳＢＮ結晶に記録されたオリジナルのホログラムを、再生により回折効率が低下した時点で、サーモプラスチック等の別の記録媒体にコピーし、この別の記録媒体にコピーされたホログラムを再度オリジナルのホログラムが記録されたＳＢＮ結晶に記録し直すという方法が提案されている（D. Brady et al. Opt.Lett. 15, 817(1990),参照）。
【００１５】
この手法によりホログラムの長寿命化を図るためには、コピーされたホログラムは、オリジナルのホログラムより回折効率が高くなくてはならない。このため、上記の例においては、ホログラムをコピーするための記録媒体として回折効率の高いサーモプラスチックを用いるようにしているが、サーモプラスチックは解像度が低く、データ量の多いホログラムを適切にコピーできないという問題が生じる。また、この手法では、複数のホログラム記録媒体を用いるために構成が複雑となる上に、記録やコピーに長時間を要し、実用的ではない。
【００１６】
また、別の試みとして、再生したホログラムをＣＣＤ等の撮像素子で読み出し、ホログラムの回折効率が敷居値以下まで低下したら、ＣＣＤ等の撮像素子で読み出された像を液晶ディスプレイ等の空間光変調器に表示し、再び記録を行ってホログラムをリフレッシュするという方法が提案されている（J.J.P. Drolet et al. Opt. Lett. 22, 552 (1997)参照）。
【００１７】
この手法を用いたホログラム記録再生システムとしては、ホログラムを再生する読み出し光として記録時の参照光の共役光を用いることで、収差を無くし且つコンパクト化を実現したシステムが提案されている。ここで、共役光とは、元の光と同一の波面を有し、逆の方向へ伝播する光である。
【００１８】
しかしながら、この手法では、回折効率の敷居値による判別が必要で装置が複雑になること、ＣＣＤ等の撮像素子による光から電気信号への変換と液晶ディスプレイ等の空間光変調器による電気信号から光への変換とが共に必要となり、ショットノイズ等のエラー要因が増加すること等の問題がある。
【００１９】
また、再生時の露光によりフォトリフラクティブ結晶等に記録されたホログラムの回折効率が低下することを避けるために、２波長を用いてホログラムを記録することが提案され、効果が実証されている（USP 5665493 Bai et al, Y.S. Bai and R. Kachru, Phys.Rev.Lett, 78,2944,1997参照）。この例においては、Ｐｒ：ＬｉＮｂＯ3，Ｐｒ：ＬｉＴａＯ3等の結晶が記録媒体として用いられ、４５０ｎｍ前後の青色光で下準位の電子を中間準位へ励起後、８５０ｎｍ程度の赤外光でホログラムを記録するという二段階のプロセスを経てホログラムの記録を行っている。
【００２０】
しかしながら、この手法では、光源が２種類必要なこと、使用する記録媒体が通常のフォトリフラクティブ結晶に比べて感度が低いこと、長期間の保存に対する劣化は従来のフォトリフラクティブ結晶と同程度でしかないこと等の問題がある。
【００２１】
本発明は、上述した従来の実情に鑑みて創案されたものであり、ホログラム記録媒体に記録されたホログラムを再生することによる回折効率の低下を有効に抑制して、ホログラムの長寿命化を実現するホログラム記録再生方法及びホログラム記録再生装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るホログラム記録再生方法は、物体光と空間的に少なくとも２つの部分に分離された参照光との干渉により形成されたホログラムが記録されたホログラム記録媒体に、上記一方の部分の参照光と同一の光と、上記他方の部分の参照光の共役光とを読み出し光として同時に入射させ、上記一方の部分の参照光と同一の光により再生される再生光と上記他方の部分の参照光の共役光との干渉により形成されるホログラムと、上記他方の部分の参照光の共役光により再生される再生光と上記一方の部分の参照光と同一の光との干渉により形成されるホログラムとを上記ホログラム記録媒体に重畳記録しながら上記ホログラムを再生する。
【００２３】
このホログラム記録再生方法によれば、記録時の一方の部分の参照光と同一の光と、記録時の他方の部分の参照光の共役光とが、読み出し光としてホログラムが記録されたホログラム記録媒体に同時に入射される。これにより、一方の部分の参照光と同一の光により再生される再生光と他方の部分の参照光の共役光とが干渉し、他方の部分の参照光の共役光により再生される再生光と一方の部分の参照光と同一の光とが干渉する。
【００２４】
ここで、参照光の共役光は、参照光と同一の波面を有し逆向きに進行する光であるので、一方の部分の参照光と同一の光により再生される再生光と他方の部分の参照光の共役光との干渉により形成されるホログラムと、他方の部分の参照光の共役光により再生される再生光と一方の部分の参照光と同一の光との干渉により形成されるホログラムは、共に、ホログラム記録媒体に形成された元のホログラムと同一のホログラムである。
【００２５】
したがって、このホログラム記録再生方法によれば、元のホログラムを再生しながら、新たにこれと同一のホログラムをホログラム記録媒体に記録することができ、ホログラムの再生に伴う回折効率の低下を抑制することができる。
【００２６】
また、本発明に係るホログラム記録再生装置は、物体光と空間的に少なくとも２つの部分に分離された参照光との干渉により形成されたホログラムが記録されたホログラム記録媒体を保持する記録媒体保持部と、この記録媒体保持部に保持されたホログラム記録媒体に、上記一方の部分の参照光と同一の光と、上記他方の部分の参照光の共役光とを読み出し光として同時に入射させ、上記一方の部分の参照光と同一の光により再生される再生光と上記他方の部分の参照光の共役光との干渉により形成されるホログラムと、上記他方の部分の参照光の共役光により再生される再生光と上記一方の部分の参照光と同一の光との干渉により形成されるホログラムとを上記ホログラム記録媒体に重畳記録しながら上記ホログラムを再生するホログラム記録再生部とを備える。
【００２７】
このホログラム記録再生装置によれば、記録媒体保持手段が、ホログラムが記録されたホログラム記録媒体を保持する。そして、ホログラム記録再生部が、この記録媒体保持手段により保持されたホログラム記録媒体に、記録時の一方の部分の参照光と同一の光と、記録時の他方の部分の参照光の共役光とを、読み出し光として同時に入射させる。これにより、一方の部分の参照光と同一の光により再生される再生光と他方の部分の参照光の共役光とが干渉し、他方の部分の参照光の共役光により再生される再生光と一方の部分の参照光と同一の光とが干渉する。
【００２８】
ここで、参照光の共役光は、参照光と同一の波面を有し逆向きに進行する光であるので、一方の部分の参照光と同一の光により再生される再生光と他方の部分の参照光の共役光との干渉により形成されるホログラムと、他方の部分の参照光の共役光により再生される再生光と一方の部分の参照光と同一の光との干渉により形成されるホログラムは、共に、ホログラム記録媒体に形成された元のホログラムと同一のホログラムである。
【００２９】
したがって、このホログラム記録再生装置によれば、元のホログラムを再生しながら、新たにこれと同一のホログラムをホログラム記録媒体に記録することができ、ホログラムの再生に伴う回折効率の低下を抑制することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３１】
先ず、本発明に係るホログラム記録再生方法の原理について、図１乃至図１１を参照して説明する。
【００３２】
ホログラム記録媒体にホログラムを記録する様子を図１及び図２に示す。ホログラム記録媒体１には、記録データに応じて変調された光である物体光と、同じ波面を有する第１の参照光及び第２の参照光とがそれぞれ入射される。ここで、物体光と第１及び第２の参照光とは互いにコヒーレント、若しくは干渉縞のコントラストが十分高く取れる程度にコヒーレントである。また、第１及び第２の参照光は平面波や球面波であってもよいし、一般の任意の波面であってもよい。
【００３３】
ホログラム記録媒体１に、物体光と第１の参照光及び第２の参照光とがそれぞれ入射されると、物体光と第１の参照光とが干渉し、これらの干渉により形成される干渉縞が第１のホログラム２としてホログラム記録媒体１に記録されると共に、物体光と第２の参照光とが干渉し、これらの干渉により形成される干渉縞が第２のホログラム３としてホログラム記録媒体１に記録される。第１の参照光と第２の参照光とは共に同一の波面を有する光であるので、物体光と第１の参照光との干渉により形成される第１のホログラム２と、物体光と第２の参照光との干渉により形成される第２のホログラム３は同一のホログラムである。
【００３４】
ここで、第１の参照光と第２の参照光とは、空間的に分離された２つの光であってもよいし、１つの光束のそれぞれ空間的な一部であってもよい。第１の参照光と第２の参照光とが空間的に分離された２つの光である場合には、これら第１及び第２の参照光は、図１に示すように、同一方向に進行する光であってもよいし、図２に示すように、互いに反対方向に進行する光であってもよい。
【００３５】
また、第１の参照光と第２の参照光とは、ホログラム記録媒体中で重なり合っていてもよく、また、１つの光束を便宜上２つの光束の和として考えたものであってもよい。この場合、ホログラム記録媒体に記録される第１のホログラムと第２のホログラムは、１つのホログラムを便宜上２つのホログラムとして考えたものである。
【００３６】
図１及び図２においては、第１の参照光と第２の参照光とが空間的に分離された光である場合を図示し、物体光が入射する側の参照光を第１の参照光とし、物体光が出射する側の参照光を第２の参照光としている。
【００３７】
なお、ここでは、第１の参照光と第２の参照光との２つの参照光を用いる場合を例に説明するが、本発明に係るホログラム再生方法は、この例に限定されるものではなく、それ以上の数の参照光を用いるようにしてもよい。
【００３８】
また、図１乃至図４は、物体光と参照光とを直方体に成形されたホログラム記録媒体の隣り合う面からホログラム記録媒体に入射させ、これらをホログラム記録媒体中で直交させるようにした例を示している。この例は、角度多重を行う場合等にブラッグ角の選択性が最も急峻になるので、数多くのホログラムを記録するためには有利であるが、ホログラム記録媒体の形状や参照光の入射角等は、特にこの例に限定されるものではない。
【００３９】
ホログラム記録媒体１に記録された第１及び第２のホログラム２，３を本発明に係るホログラム記録再生方法により再生する様子を図３及び図４に示す。ホログラム記録媒体１には、記録時に用いた第１の参照光と同一の光である第１の読み出し光と、第２の参照光の共役光である第２の読み出し光とが同時に入射される。その結果、第１の読み出し光により第１のホログラム２が再生されて第１の再生光が得られ、第２の読み出し光により第２のホログラム３が再生されて第２の再生光が得られる。
【００４０】
ここで、第２の読み出し光は、第２の参照光の共役光であるので、第２のホログラム３を再生することにより得られる第２の再生光は、第１のホログラム２を再生することにより得られる第１の再生光とは逆向きに進行する。すなわち、第１及び第２のホログラム２，３が記録されたホログラム記録媒体１に第１及び第２の読み出し光を同時に入射することにより、第１の再生光とこの第１の再生光の共役光である第２の再生光とが同時に得られることになる。
【００４１】
第１の読み出し光により再生された第１の再生光は、ホログラム記録媒体１の第２のホログラム３が記録された箇所で、第２の読み出し光と干渉する。そして、第１の再生光と第２の読み出し光との干渉により、第２のホログラム３上に新たなホログラムが重畳記録される。ここで、第１のホログラム２と第２のホログラム３とは、上述したように、同一のホログラムであるので、第２のホログラム３上には、この第２のホログラム３と原理的に同一のホログラムが重畳記録されることになる。
【００４２】
また、第２の読み出し光により再生された第２の再生光は、ホログラム記録媒体１の第１のホログラム２が記録された箇所で、第１の読み出し光と干渉する。そして、第２の再生光と第１の読み出し光との干渉により、第１のホログラム２上に新たなホログラムが重畳記録される。ここで、第１のホログラム２と第２のホログラム３とは、上述したように、同一のホログラムであるので、第１のホログラム２上には、この第１のホログラム２と原理的に同一のホログラムが重畳記録されることになる。
【００４３】
なお、図３は、同一方向に進行する第１及び第２の参照光を用いてホログラム２，３が記録されたホログラム記録媒体１（図１に示した例）から、本発明に係るホログラム再生方法によりホログラム２，３を再生する例を示し、図４は、互いに反対方向に進行する第１及び第２の参照光を用いてホログラム２，３が記録されたホログラム記録媒体１（図２に示した例）から、本発明に係るホログラム記録再生方法によりホログラム２，３を再生する例を示している。
【００４４】
以上のように、本発明に係るホログラム記録再生方法によれば、ホログラム記録媒体１に記録された第１及び第２のホログラム２，３を再生する毎に、そのホログラム２，３上にこれと同一のホログラムが重畳記録されることになるので、再生に伴う回折効率の低下が抑制され、ホログラムの長寿命化を図ることが可能となる。
【００４５】
ここで、第１及び第２のホログラム２，３上に新たなホログラムを重畳記録することによる回折効率の増加量が、第１及び第２のホログラム２，３の再生に伴う回折効率の低下分を上回る場合には、第１及び第２のホログラム２，３を再生する毎に、その回折効率を高めることが可能となる。
【００４６】
ホログラムの記録と再生に伴う回折効率の得失を図５に示す。この図５において、縦軸はホログラムの回折効率の値を示し、横軸は記録時間又は再生時間を示している。この図５から、ホログラムの回折効率が十分に低い状態においては、再生に伴う回折効率の減少率よりも記録による回折効率の増加率の方が大きくなっていることが分かる。
【００４７】
本発明に係るホログラム記録再生方法は、ホログラムを再生しながら新たなホログラムを重畳記録しているので、ホログラムを再生する時間と新たなホログラムを重畳記録する時間とが等しいものと考えてよい。したがって、ホログラムの回折効率が十分に低い状態で本発明に係るホログラム記録再生方法によりホログラムを再生するようにすれば、ホログラムを再生する毎にその回折効率を高めることが可能となる。
【００４８】
逆に、ホログラムの回折効率が十分に高い状態では、再生に伴う回折効率の減少率の方が、記録に伴う回折効率の増加率よりも大きくなっている。したがって、ホログラムの回折効率が十分に高い状態で本発明に係るホログラム記録再生方法によりホログラムを再生した場合は、ホログラムを再生する毎にその回折効率が徐々に低下することになる。しかしながら、この場合であっても、本発明に係るホログラム記録再生方法によりホログラムを再生すれば、通常のホログラム再生方法により再生した場合に比べて、ホログラムの回折効率の低下率を小さくすることが可能となる。
【００４９】
以上は、１つのホログラム記録媒体１に物体光と第１及び第２の参照光とをそれぞれ入射させて、このホログラム記録媒体１に第１及び第２のホログラム２，３を記録し、第１及び第２のホログラム２，３が記録されたホログラム記録媒体１に第１及び第２の読み出し光を同時に入射させて、第１及び第２のホログラム２，３を重畳記録しながら再生する例について説明しが、本発明に係るホログラム記録再生方法は、以上の例に限定されるものではなく、ホログラム記録媒体を複数用いるようにしてもよい。
【００５０】
１つのホログラム記録媒体１を用いた場合には、例えば、機械的な震動に起因する位置ずれ等が未然に防止され、位置調整の問題がないという点で優位性があるが、本発明に係るホログラム記録再生方法の本質は、ホログラムが記録されたホログラム記録媒体に、参照光と同一な光である第１の読み出し光と、参照光の共役光である第２の読み出し光と同時に入射させてホログラムを再生することにあるので、同一のホログラムが記録された複数のホログラム記録媒体に第１の読み出し光と第２の読み出し光とを個別に入射させるようにしてもよい。
【００５１】
この場合、複数のホログラム記録媒体の材料として、例えば、回折効率が高い材料、記録寿命が長い材料、記録速度が速い材料等からそのホログラム記録媒体の用途に応じて最適な材料を個別に選択し、これらを組み合わせて用いることにより、それぞれの材料の欠点を互いに補い合いながら長所を生かした最適な記録再生システムを構築することができる。
【００５２】
複数のホログラム記録媒体を用いた一例として、第１のホログラム記録媒体１１と第２のホログラム記録媒体１２の２つのホログラム記録媒体を用いた例を図６及び図７を参照して説明する。
【００５３】
記録時においては、図６に示すように、記録データに応じて変調された光である物体光が、第１のホログラム記録媒体１１と第２のホログラム記録媒体１２の双方に入射される。すなわち、物体光は、先ず、第１のホログラム記録媒体１１に入射し、この第１のホログラム記録媒体１１を透過した後に、更にその進行方向の後段に配設された第２のホログラム記録媒体１２に入射する。
【００５４】
また、第１のホログラム記録媒体１１には、第１の参照光が入射され、第２のホログラム記録媒体１２には、第１の参照光と同じ波面を有する第２の参照光が入射される。
【００５５】
第１のホログラム記録媒体１１に、物体光と第１の参照光とがそれぞれ入射されると、物体光と第１の参照光とが第１のホログラム記録媒体１１中で干渉し、これらの干渉により形成される干渉縞が第１のホログラム１３として第１のホログラム記録媒体１１に記録される。また、第２のホログラム記録媒体１２に、物体光と第２の参照光とがそれぞれ入射されると、物体光と第２の参照光とが第２のホログラム記録媒体１２中で干渉し、これらの干渉により形成される干渉縞が第２のホログラム１４として第２のホログラム記録媒体１２に記録される。
【００５６】
そして、再生時においては、図７に示すように、第１のホログラム１３が記録された第１のホログラム記録媒体１１に、第１の参照光と同一の光である第１の読み出し光が入射される。その結果、第１の読み出し光により第１のホログラム１３が再生されて、第１の再生光が得られる。
【００５７】
また、第２のホログラム１４が記録された第２のホログラム記録媒体１２には、第２の参照光の共役光である第２の読み出し光が入射される。その結果、第２の読み出し光により第２のホログラム１４が再生されて、第２の再生光が得られる。
【００５８】
ここで、第２の読み出し光は、第２の参照光の共役光であるので、第２のホログラム１４を再生することにより得られる第２の再生光は、第１のホログラム１３を再生することにより得られる第１の再生光とは逆向きに進行する。すなわち、第１のホログラム１３が記録された第１のホログラム記録媒体１１に第１の読み出し光を入射し、第２のホログラム１４が記録された第２のホログラム記録媒体１２に第２の読み出し光を入射することにより、第１の再生光とこの第１の再生光の共役光である第２の再生光とが同時に得られることになる。
【００５９】
第１の読み出し光により再生された第１の再生光は、第１のホログラム記録媒体１１から出射して、第２のホログラム記録媒体１２に入射する。そして、第２のホログラム記録媒体１２に入射した第１の再生光は、第２のホログラム１４が記録された箇所で、第２の読み出し光と干渉する。そして、第１の再生光と第２の読み出し光との干渉により、第２のホログラム１４上に新たなホログラムが重畳記録される。ここで、第１のホログラム１３と第２のホログラム１４とは同一のホログラムであるので、第２のホログラム１４上には、この第２のホログラム１４と原理的に同一のホログラムが重畳記録されることになる。
【００６０】
また、第２の読み出し光により再生された第２の再生光は、第２のホログラム記録媒体１２から出射して、第１のホログラム記録媒体１１に入射する。そして、第１のホログラム記録媒体１１に入射した第２の再生光は、第１のホログラム１３が記録された箇所で、第１の読み出し光と干渉する。そして、第２の再生光と第１の読み出し光との干渉により、第１のホログラム１３上に新たなホログラムが重畳記録される。ここで、第１のホログラム１３と第２のホログラム１４とは同一のホログラムであるので、第１のホログラム１３上には、この第１のホログラム１３と原理的に同一のホログラムが重畳記録されることになる。
【００６１】
なお、以上のように、複数のホログラム記録媒体を用いた場合には、一方をオリジナルのマスターホログラムとし、他方をそのコピーホログラムとして、通常はコピーホログラムを用いてホログラムの再生を行い、マスターホログラムを劣化させずに劣化したコピーホログラムを復元する場合や、マスターホログラムとコピーホログラムとを用いて回折効率の低下を防ぎながら再生する場合に、本発明に係るホログラム記録再生方法でホログラムを再生するようにしてもよい。
【００６２】
この場合、マスターホログラムを作製するには、図８に示すように、先ず、第１のホログラム記録媒体１１と第２のホログラム記録媒体１２との間にシャッタ１５を配設する。そして、第１のホログラム記録媒体１１に物体光と第１の参照光とを入射させ、これらを第１のホログラム記録媒体１１中で干渉させてマスターホログラムとなる第１のホログラム１３を記録する。このとき、第１のホログラム記録媒体１１を透過した物体光はシャッタ１５により遮断されるので、第２のホログラム記録媒体１２に入射することはない。
【００６３】
次に、コピーホログラムを作製するには、図９に示すように、先ず、第１のホログラム記録媒体１１と第２のホログラム記録媒体１２との間に配設されたシャッタ１５を開放する。そして、第１のホログラム記録媒体１１に第１の読み出し光を入射し、第１のホログラム１３を再生して第１の再生光を得る。第１のホログラム記録媒体１１と第２のホログラム記録媒体１２との間のシャッタ１５は開放されているので、第１の再生光は、第２のホログラム記録媒体１２に入射する。
【００６４】
そして、第２のホログラム記録媒体１２に第２の参照光を入射させ、この第２の参照光を第１の再生光と干渉させて第２のホログラム記録媒体１２にコピーホログラムである第２のホログラム１４を記録する。
【００６５】
コピーホログラムを再生する場合には、図１０に示すように、第１のホログラム記録媒体１１と第２のホログラム記録媒体１２との間にシャッタ１５を配設し、第２の参照光と同じ光である読み出し光を第２のホログラム記録媒体１２に入射して第２のホログラムを再生し、再生光を得る。
【００６６】
本発明に係るホログラム記録再生方法によりホログラムを再生する場合は、図１１に示すように、第１のホログラム記録媒体１１に、第１の参照光と同一の光である第１の読み出し光を入射して第１のホログラム１３を再生し、第２のホログラム１４を重畳記録しながら第１の再生光を得ると共に、第２のホログラム記録媒体１２に、第２の参照光の共役光である第２の読み出し光を入射して第２のホログラム１４を再生し、第１のホログラム１３を重畳記録しながら第２の再生光を得る。
【００６７】
次に、本発明を適用したホログラム記録再生装置の一例について、以下に説明する。なお、この例においては、光源から出射されたレーザ光を平行光に変換するコリメータレンズや、レーザ光のビーム径を適切な値に変換するビームエキスパンダ、リレーレンズ等の図示を省略しているが、これらの光学素子は、設計に応じて適切な位置に付加するようにすればよい。ここでは、光源から出射されたレーザ光はビーム径が十分に大きく且つ平行光であると仮定して説明する。また、このホログラム記録再生装置を構成する各部は、物体光と第１及び第２の参照光、第１及び第２の読み出し光の各光路長が全てほぼ等しくなるように配置されているものとする。
【００６８】
先ず、このホログラム記録再生装置を用いてホログラム記録媒体１にホログラムを記録する場合を図１２を参照して説明する。
【００６９】
このホログラム記録再生装置２０を用いてホログラム記録媒体１にホログラムを記録する場合は、先ず、光源２１から波長幅が十分狭くコヒーレンスの高いレーザ光が出射される。この光源２１から出射されたレーザ光は、このレーザ光の光路上に配設された第１のビームスプリッタ２２によりその一部が反射され、他の部分がこの第１のビームスプリッタ２２を透過することによりその光路が分岐される。
【００７０】
第１のビームスプリッタ２２を透過したレーザ光は、その光路上に配設された第２のビームスプリッタ２３によりその一部が反射され、他の部分がこの第２のビームスプリッタ２３を透過することによりその光路が分岐される。
【００７１】
第２のビームスプリッタ２３を透過したレーザ光は、その光路上に配設されたＬＣＤ等よりなる空間光変調器２４により変調される。この空間光変調器２４により変調されたレーザ光が、フーリエ変換レンズ２５を介して、記録媒体保持手段２６に保持されたホログラム記録媒体１に物体光として入射する。
【００７２】
一方、第１のビームスプリッタ２２により反射されたレーザ光は、その光路上に配設されたミラー２７，ミラー２８により順次反射され、記録媒体保持手段２６に保持されたホログラム記録媒体１に第１及び第２の参照光として入射する。また、第２のビームスプリッタ２３により反射されたレーザ光は、ミラー２９により反射された後にシャッタ３１により遮断される。なお、ここで、第１の参照光と第２の参照光は共にホログラム記録媒体１に入射する１つの光束の空間的な一部であり、物体光入射側に入射する部分が第１の参照光、物体光出射側に入射する部分が第２の参照光であるものとする。
【００７３】
ホログラム記録媒体１に物体光と第１及び第２の参照光とがそれぞれ入射されると、物体光と第１の参照光とがホログラム記録媒体１中で干渉し、ホログラム記録媒体１に第１のホログラム２が記録されると共に、物体光と第２の参照光とがホログラム記録媒体中で干渉し、ホログラム記録媒体１に、第１のホログラム２と同一のホログラムである第２のホログラム３が記録される。なお、図１２においては、説明を分かり易くするために、便宜上、第１の参照光と第２の参照光とを空間的に分離された２つの光束として図示し、第１のホログラム２と第２のホログラム３とがホログラム記録媒体１の空間的に離れた箇所に記録されるものとして図示している。
【００７４】
次に、このホログラム記録再生装置を用いてホログラム記録媒体１に記録されたホログラムを再生する場合を図１３を参照して説明する。
【００７５】
このホログラム記録再生装置２０を用いてホログラム記録媒体１に記録されたホログラムを再生する場合は、先ず、光源２１から記録時と同様のレーザ光が出射される。この光源２１から出射されたレーザ光は、このレーザ光の光路上に配設された第１のビームスプリッタ２２によりその一部が反射され、他の部分がこの第１のビームスプリッタ２２を透過することによりその光路が分岐される。
【００７６】
第１のビームスプリッタ２２を透過したレーザ光は、その光路上に配設された第２のビームスプリッタ２３によりその一部が反射され、他の部分がこの第２のビームスプリッタ２３を透過することによりその光路が分岐される。
【００７７】
第１のビームスプリッタ２２により反射されたレーザ光は、ミラー２７により反射された後に、シャッタ３２によりその一部が遮断される。具体的には、ミラー２７により反射されたレーザ光は、その光束のうち第２の参照光に相当する部分、すなわち、最終的にホログラム記録媒体１の物体光出射側に入射する部分が、シャッタ３２により遮断される。
【００７８】
ミラー２７により反射されたレーザ光のうちシャッタ３２により遮断されない部分、すなわち第１の参照光に相当する部分は、ミラー２８により更に反射され、記録媒体保持手段２６に保持されたホログラム記録媒体１に第１の読み出し光として入射する。この第１の読み出し光は、以上の説明からも分かるように、第１の参照光と同一の光である。
【００７９】
一方、第２のビームスプリッタ２３により反射されたレーザ光は、ミラー２９により反射された後に、シャッタ３１によりその一部が遮断される。具体的には、ミラー２９により反射されたレーザ光は、その光速のうち最終的にホログラム記録媒体１の物体光入射側に入射する部分が、シャッタ３１により遮断される。
【００８０】
ミラー２９により反射されたレーザ光のうちシャッタ３１により遮断されない部分は、ミラー３０により更に反射され、記録媒体保持手段２６に保持されたホログラム記録媒体１に第２の読み出し光として入射する。この第２の読み出し光は、第２の参照光と同一の波面を有し、反対方向に進行する光、すなわち、第２の参照光の共役光である。
【００８１】
なお、第２のビームスプリッタ２３を透過したレーザ光は、シャッタ３３により遮断される。
【００８２】
ホログラム記録媒体１に第１の読み出し光と第２の読み出し光とが入射されると、第１の読み出し光により第１のホログラム２が再生されて第１の再生光が得られ、第２の読み出し光により第２のホログラム３が再生されて第２の再生光が得られる。
【００８３】
第１の再生光は、ホログラム記録媒体１の第２のホログラム３が記録された箇所で、第２の読み出し光と干渉する。これにより、第２のホログラム３上に新たなホログラムが重畳記録される。ここで、第１のホログラム２と第２のホログラム３とは、上述したように、同一のホログラムであるので、第２のホログラム３上には、この第２のホログラム３と原理的に同一のホログラムが重畳記録されることになる。そして、第１の再生光は、ホログラム記録媒体１の物体光出射側から出射し、フーリエ変換レンズ３４によりフーリエ変換された後にＣＣＤ等の撮像素子３５により受光される。
【００８４】
第２の再生光は、ホログラム記録媒体１の第１のホログラム２が記録された箇所で、第１の読み出し光と干渉する。これにより、第１のホログラム２上に新たなホログラムが重畳記録される。ここで、第１のホログラム２と第２のホログラム３とは、上述したように、同一のホログラムであるので、第１のホログラム２上には、この第１のホログラム２と原理的に同一のホログラムが重畳記録されることになる。そして、第２の再生光は、ホログラム記録媒体１の物体光入射側から出射し、フーリエ変換レンズ２５によりフーリエ変換された後にミラー３６により反射され、ＣＣＤ等の撮像素子３７により受光される。
【００８５】
以上説明したように、本発明を適用したホログラム記録再生装置２０を用いてホログラム記録媒体１に記録された第１及び第２のホログラム２，３を再生するようにすれば、第１及び第２のホログラム２，３を再生する毎に、そのホログラム２，３上にこれと同一のホログラムが重畳記録されるので、再生に伴う回折効率の低下を抑制して、ホログラムの長寿命化を図ることが可能となる。
【００８６】
なお、本発明を適用したホログラム記録再生装置２０において、光源２１としては、ＤＦＢやＤＢＲなどの狭帯域化された半導体レーザやＹＡＧレーザ等の固体レーザ、若しくはアルゴンイオンレーザ等のガスレーザ、或いはこれらの高調波レーザ等、コヒーレンスが高く波長幅が狭いレーザを用いることができる。
【００８７】
また、以上は、空間光変調器２４としてＬＣＤ等の透過型空間光変調器を用いた例について説明したが、ホログラム記録再生装置２０は、透過型光空間変調器に変えて、反射型の空間光変調器を用いるようにしてもよい。特に、近年では、シリコン基板等への微細加工を利用した超小型のミラーアレイをデジタル制御する空間光変調器等が実用化されているが、本発明を適用したホログラム記録再生装置２０は、空間光変調器２４として、これら様々な空間光変調器を用いることができる。
【００８８】
また、本発明を適用したホログラム記録再生装置２０によりホログラムが記録再生されるホログラム記録媒体１は、体積型ホログラムとして用いることができる材料であればどのような材料を用いたものであってもよい。ホログラム記録媒体の材料としては、フォトポリマー等の有機材料、ニオブ酸リチウム等のフォトリフラクティブ結晶、銀塩フィルム、バクテリオロドプシン、光化学ホールバーニング材料等、様々な物理的機構に基づく材料が知られているが、本発明を適用したホログラム記録再生装置２０は、これらの材料を用いたホログラム記録媒体全てに対して適切にホログラムの記録再生を行うことができる。
【００８９】
また、以上は、フーリエホログラムを記録再生する例について説明したが、本発明を適用したホログラム記録再生装置２０は、フレネルホログラムやイメージホログラム等、他のホログラムを記録再生するように構成されていてもよい。
【００９０】
また、本発明を適用したホログラム記録再生装置２０は、ホログラム記録媒体１に複数のホログラムを、例えば角度多重等の方式により多重記録することができる。ホログラム記録媒体１に複数のホログラムを角度多重により記録する場合は、第１及び第２の参照光のホログラム記録媒体１に対する入射角度を各ホログラムを記録する毎に変更すればよい。したがって、本発明を適用したホログラム記録再生装置２０により角度多重記録を行う場合は、第１及び第２の参照光の光路上に、音響光学偏向器（ＡＯＤ）や電気光学偏向器（ＥＯＤ）、ガルバノミラー等の角度偏光手段を配設すればよい。
【００９１】
また、本発明を適用したホログラム記録再生装置２０は、ホログラム記録媒体１に、例えば角度多重等の方式により多重記録されたホログラムを再生することも可能である。
【００９２】
本発明を適用したホログラム記録再生装置２０により、ホログラム記録媒体１に角度多重記録されたホログラムを再生するには、第１の読み出し光のホログラム記録媒体１に対する入射角度と、第２の読み出し光のホログラム記録媒体１に対する入射角度とを同時に制御する必要がある。第１の読み出し光のホログラム記録媒体１に対する入射角度と、第２の読み出し光のホログラム記録媒体１に対する入射角度とを同時に制御するには、角度偏光手段を光源２１と第１のビームスプリッタ２２との間に配設し、第１のビームスプリッタ２２により光路が分岐される前のレーザ光の進行方向を変えるようにすればよい。その上、実際のレーザーはガウシアンビームなので、ホログラム記録媒体１の中心がガウシアンビームのウエストとなるようする。これにより、第１の読み出し光と第２の読み出し光は、ビームの偏向に対して同じ角度偏向を角度偏向手段から受けることになり、ホログラム記録媒体１に等しい入射角度で入射させることができる。
【００９３】
ここで、第１のビームスプリッタ２２と第２のビームスプリッタ２３の透過率若しくは反射率は、それぞれを透過又は反射するレーザ光の光量の比がホログラム記録媒体１中において適切になるように設計したものを用いることが望ましい。
【００９４】
また、角度偏向手段として、高い分解点数を持つシェアウエーブを用いたＡＯＤを用いた場合は、回折を受けない０次光が生じるので、記録時においては、この０次光を物体光として用いるようにしてもよい。この場合、空間光変調器２４への入射角を一定にすることができるので、物体光の利用効率を向上させることができる。
【００９５】
なお、以上は、角度多重により複数のホログラムを多重記録し、角度多重により記録された複数のホログラムを再生する例について説明したが、本発明を適用したホログラム記録再生装置２０は、その他の多重方式、すなわち、波長多重、位相コード多重、シフト多重、ペリストロフィック多重、或いはこれらの組み合わせ等により複数のホログラムを多重記録し、これらの多重方式により多重記録された複数のホログラムを再生することも可能である。
【００９６】
また、再生時の露光によりフォトリフラクティブ結晶などに記録されたホログラムが破壊されることを避けるために、２波長を用いてホログラムを記録することが提案され、効果が実証されている（USP 5665493 Bai et al, Y.S. Bai and R. Kachru, Phys.Rev.Lett, 78,2944,1997, D.Lande et al,22, 1722,1997,日本特許 特開平１０―４５４９７、特開平１０―４５４９８）。これらに於いては、Ｐｒ：ＬｉＮｂＯ３，Ｐｒ：ＬｉＴａＯ３等の結晶が記録媒体として用いられ、４５０ｎｍ前後の青色光で下準位の電子を中間準位へ励起後、８５０ｎｍ程度の赤外光でホログラムを記録するという二段階のプロセスを経るようにしている。本発明を適用したホログラム記録再生装置２０においても、ホログラム記録媒体１としてＰｒ：ＬｉＮｂＯ３，Ｐｒ：ＬｉＴａＯ３等の結晶を用い、光源２１が２種類のレーザ光を出射するようにすれば、この手法を容易に実現することができる。
【００９７】
ところで、図１３に示した例において、第２の読み出し光を第１の読み出し光の位相共役光にすれば、完全に共役な波面を得ることができる。位相共役光を発生させるには様々な手段があるが、代表的な手法として、四光波混合と自己励起位相共役鏡がある。
【００９８】
先ず、四光波混合により位相共役光を発生させるようにしたホログラム記録再生装置について、図１４を参照して説明する。
【００９９】
この図１４に示すホログラム記録再生装置４０は、基本構成を図１２及び図１３に示したホログラム記録再生装置２０と同様とし、ホログラム記録再生装置２０の備えるミラー３０に変えて位相共役鏡４１を用いたことを特徴としている。したがって、このホログラム記録再生装置４０により記録媒体保持手段２６に保持されたホログラム記録媒体１にホログラムを記録する際は、図１２及び図１３に示したホログラム記録再生装置２０によりホログラムを記録する場合と変わるところがないので、説明を省略する。
【０１００】
このホログラム記録再生装置４０により、ホログラム記録媒体１に記録されたホログラムを再生する際は、光源２１から出射され、第１のビームスプリッタ２２により反射されたレーザ光がミラー２７，２８により順次反射され、第１の読み出し光として、記録媒体保持手段２６に保持されたホログラム記録媒体１に入射する。そして、ホログラム記録媒体１を透過した第１の読み出し光は、その光路上に配設された位相共役鏡４１内に入射する。
【０１０１】
一方、光源２１から出射され、第２のビームスプリッタ２３により反射されたレーザ光は、ミラー２９により反射された後にその光路上に配設された位相共役鏡４１内にポンプ光として入射する。このとき、ミラー２９により反射されたレーザ光は、その進行方向が、位相共役鏡４１内に入射する第１の読み出し光と直交するように、位相共役鏡４１内に入射する。
【０１０２】
ミラー２９により反射されたレーザ光がポンプ光として位相共役鏡４１内に入射し、ホログラム記録媒体１を透過した第１の読み出し光が位相共役鏡４１内に入射すると、この位相共役鏡４１内で四光波混合が生じ、第１の読み出し光の位相共役光が得られる。この四光波混合により得られる位相共役光が、第２の読み出し光としてホログラム記録媒体１に入射する。
【０１０３】
第１の読み出し光と第２の読み出し光とがホログラム記録媒体１に入射すると、図１２及び図１３に示したホログラム記録再生装置２０の場合と同様に、第１の読み出し光により第１のホログラム２が再生されて第１の再生光が得られ、第２の読み出し光により第２のホログラム３が再生されて第２の再生光が得られる。
【０１０４】
そして、第１の再生光と第２の読み出し光とが干渉して、第２のホログラム３上にこれと同一の新たなホログラムが重畳記録され、第２の再生光と第１の読み出し光とが干渉して、第１のホログラム２上にこれと同一の新たなホログラムが重畳記録される。また、第１の再生光は、ホログラム記録媒体１の物体光出射側から出射し、フーリエ変換レンズ３４によりフーリエ変換された後にＣＣＤ等の撮像素子３５により受光され、第２の再生光は、ホログラム記録媒体１の物体光入射側から出射し、フーリエ変換レンズ２５によりフーリエ変換された後にミラー３６により反射され、ＣＣＤ等の撮像素子３７により受光される。
【０１０５】
この例のように、四光波混合により第１の読み出し光の位相共役光を得て、これを第２の読み出し光としてホログラム記録媒体１に入射させるようにすれば、ホログラム記録再生装置を構成する各部に高いアライメント精度が要求されず、簡便に本発明を適用したホログラム記録再生装置を実現することができる。
【０１０６】
次に、自己励起位相共役鏡を用いて位相共役光を発生させるようにしたホログラム記録再生装置について、図１５を参照して説明する。
【０１０７】
この図１５に示すホログラム記録再生装置５０は、基本構成を図１２及び図１３に示したホログラム記録再生装置２０と同様とし、ホログラム記録再生装置２０の備える第２のビームスプリッタ２３とミラー２９とが除かれ、ミラー３０に変えて自己励起位相共役鏡５１を用いたことを特徴としている。したがって、このホログラム記録再生装置５０により記録媒体保持手段２６に保持されたホログラム記録媒体１にホログラムを記録する際は、図１２及び図１３に示したホログラム記録再生装置２０によりホログラムを記録する場合と変わるところがないので、説明を省略する。
【０１０８】
このホログラム記録再生装置５０により、ホログラム記録媒体１に記録されたホログラムを再生する際は、光源２１から出射され、第１のビームスプリッタ２２により反射されたレーザ光がミラー２７，２８により順次反射され、第１の読み出し光として、記録媒体保持手段２６に保持されたホログラム記録媒体１に入射する。そして、ホログラム記録媒体１を透過した第１の読み出し光は、その光路上に配設された自己励起位相共役鏡５１内に入射する。
【０１０９】
自己励起位相共役鏡５１は、入射光の位相共役光を発生させるので、自己励起位相共役鏡５１内に第１の読み出し光が入射すると、第１の読み出し光の位相共役光が得られる。この自己励起位相共役鏡５１により得られる第１の読み出し光の位相共役光が、第２の読み出し光としてホログラム記録媒体１に入射する。
【０１１０】
第１の読み出し光と第２の読み出し光とがホログラム記録媒体１に入射すると、図１２及び図１３に示したホログラム記録再生装置２０の場合と同様に、第１の読み出し光により第１のホログラム２が再生されて第１の再生光が得られ、第２の読み出し光により第２のホログラム３が再生されて第２の再生光が得られる。
【０１１１】
そして、第１の再生光と第２の読み出し光とが干渉して、第２のホログラム３上にこれと同一の新たなホログラムが重畳記録され、第２の再生光と第１の読み出し光とが干渉して、第１のホログラム２上にこれと同一の新たなホログラムが重畳記録される。また、第１の再生光は、ホログラム記録媒体１の物体光出射側から出射し、フーリエ変換レンズ３４によりフーリエ変換された後にＣＣＤ等の撮像素子３５により受光され、第２の再生光は、ホログラム記録媒体１の物体光入射側から出射し、フーリエ変換レンズ２５によりフーリエ変換された後にミラー３６により反射され、ＣＣＤ等の撮像素子３７により受光される。
【０１１２】
この例のように、自己励起位相共役鏡５１を用いて第１の読み出し光の位相共役光を得て、これを第２の読み出し光としてホログラム記録媒体１に入射させるようにすれば、ホログラム記録再生装置を構成する各部に高いアライメント精度が要求されず、簡便に本発明を適用したホログラム記録再生装置を実現することができると共に、装置の構成を簡素化することができる。
【０１１３】
【発明の効果】
本発明に係るホログラム記録再生方法によれば、記録時の一方の部分の参照光と同一の光と、他方の部分の参照光の共役光とを読み出し光としてホログラムが記録されたホログラム記録媒体に同時に入射させ、一方の部分の参照光と同一の光により再生される再生光と他方の部分の参照光の共役光との干渉により形成される元のホログラムと同一のホログラムと、他方の部分の参照光の共役光により再生される再生光と一方の部分の参照光と同一の光との干渉により形成される元のホログラムと同一のホログラムとを、ホログラムが記録されたホログラム記録媒体に重畳記録しながらホログラムを再生するので、ホログラムの再生に伴う回折効率の低下を抑制して、ホログラムの長寿命化を図ることが可能となる。
【０１１４】
また、本発明に係るホログラム記録再生装置によれば、ホログラム記録再生部により、記録時の一方の部分の参照光と同一の光と、他方の部分の参照光の共役光とが読み出し光として、記録媒体保持手段に保持されたホログラムが記録されたホログラム記録媒体に同時に入射され、一方の部分の参照光と同一の光により再生される再生光と他方の部分の参照光の共役光との干渉により形成される元のホログラムと同一のホログラムと、他方の部分の参照光の共役光により再生される再生光と一方の部分の参照光と同一の光との干渉により形成される元のホログラムと同一のホログラムとが、ホログラムが記録されたホログラム記録媒体に重畳記録されると共にホログラムを再生するので、ホログラムの再生に伴う回折効率の低下を抑制して、ホログラムの長寿命化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】同一方向に進行する２つの参照光を用いてホログラム記録媒体にホログラムを記録する様子を示す模式図である。
【図２】互いに反対方向に進行する２つの参照光を用いてホログラム記録媒体にホログラムを記録する様子を示す模式図である。
【図３】本発明に係るホログラム記録再生方法により、同一方向に進行する２つの参照光を用いてホログラム記録媒体に記録されたホログラムを再生する様子を示す模式図である。
【図４】本発明に係るホログラム記録再生方法により、互いに反対方向に進行する２つの参照光を用いてホログラム記録媒体に記録されたホログラムを再生する様子を示す模式図である。
【図５】ホログラムの記録と再生に伴う回折効率の得失を示す図である。
【図６】２つのホログラム記録媒体にホログラムを記録する様子を示す模式図である。
【図７】本発明に係るホログラム記録再生方法により、２つのホログラム記録媒体に記録されたホログラムを再生する様子を示す模式図である。
【図８】オリジナルのマスターホログラムを記録する様子を示す模式図である。
【図９】マスターホログラムを用いてコピーホログラムを複製する様子を示す模式図である。
【図１０】コピーホログラムを再生する様子を示す模式図である。
【図１１】マスターホログラムとコピーホログラムを用いて、本発明に係るホログラム記録再生方法によりホログラムを再生する様子を示す模式図である。
【図１２】本発明を適用したホログラム記録再生装置の一構成例を示す図であり、ホログラム記録媒体にホログラムを記録する様子を示す模式図である。
【図１３】上記ホログラム記録再生装置によりホログラム記録媒体に記録されたホログラムを再生する様子を示す模式図である。
【図１４】本発明を適用した他のホログラム記録再生装置を示す模式図である。
【図１５】本発明を適用した更に他のホログラム記録再生装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１ ホログラム記録媒体、２ 第１のホログラム、３ 第２のホログラム、１１ 第１のホログラム記録媒体、１２ 第２のホログラム記録媒体、１３ 第１のホログラム、１４ 第２のホログラム、２０ ホログラム記録再生装置、２１光源、２２ 第１のビームスプリッタ、２３ 第２のビームスプリッタ、２４空間光変調器、２６ 記録媒体保持手段、４０ ホログラム記録再生装置、４１ 位相共役鏡、５０ ホログラム記録再生装置、５１ 自己励起位相共役鏡
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体光と参照光との干渉効果を利用してホログラム記録媒体に対してデータの記録再生を行うホログラム記録再生方法及びホログラム記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、記録すべきデータに応じて変調された物体光と参照光とを、大きなフォトリフラクティブ効果を発現するホログラム記録媒体中で干渉させることにより、このホログラム記録媒体にデータを干渉縞として記録し、また、データが記録されたホログラム記録媒体に参照光と同じ入射角で読み出し光を入射させることにより、このホログラム記録媒体に記録されたデータを再生するホログラム記録再生方式が提案されている。
【０００３】
このホログラム記録再生方式においては、例えば、液晶表示パネル（ＬＣＤ）等の空間光変調器を透過することによりこの空間光変調器に表示された１画像分のデータに応じて変調された光が物体光としてホログラム記録媒体内に入射するので、１画像分のデータが１つのホログラムとして、一度にホログラム記録媒体に記録されることになる。そして、再生時においても、この１画像分のデータを含むホログラム単位で再生されることになる。したがって、このホログラム記録再生方式は、例えば、比較的高速アクセスが可能とされている光ディスクを記録媒体として用いた記録再生方式と比較しても、より高速なデータアクセスが可能であるとの特徴を有している。
【０００４】
また、このホログラム記録再生方式においては、例えば、１つのホログラムを記録する度に参照光の入射角を変えること等により、１つのホログラム記録媒体に多数のホログラムを重ねて記録する、いわゆる多重記録が可能である。したがって、このホログラム記録再生方式は、非常に高密度にデータを記録することができるとの特徴を有している。
【０００５】
以上の点から、ホログラム記録再生方式は、近年の情報産業の発達に伴って要求される記録密度の向上やデータアクセスの高速化を満足させる記録再生方式として注目されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ホログラムが記録されるホログラム記録媒体としては、一般に、光学的品質が高く十分な厚みを確保できるニオブ酸リチウム等のフォトリフラクティブ結晶が用いられている。
【０００７】
しかしながら、ホログラム記録媒体としてフォトリフラクティブ結晶を用いた場合、再生時の露光によって、フォトリフラクティブ結晶に記録されたホログラムの回折効率が低下するという問題が生じる。このため、フォトリフラクティブ結晶に記録されたホログラムを繰り返し再生していくとその回折効率が徐々に低下し、再生時のＳ／Ｎ比が徐々に低下して、最終的には、ホログラムの再生が不可能になってしまう。
【０００８】
フォトリフラクティブ結晶に記録される各ホログラムの記録時の回折効率ηwritw（ｔ）は、次式（１）で与えられる。
【０００９】
ηwritw（ｔ）＝η0・（１−ｅ-αIt） ・・・（１）
ここで、αは記録時の時定数、Ｉは空間的平均の光強度、ｔは記録時を０とした時間、η0は飽和回折効率である。
【００１０】
また、フォトリフラクティブ結晶に記録されたホログラムの再生時の回折効率ηread（ｔ）は、次式（２）で与えられる。
【００１１】
ηread（ｔ）＝η1・ｅ-α'It ・・・（２）
ここで、α‘は再生時の時定数、Ｉは平均の光強度、η1は初期回折効率である。
【００１２】
以上の式から、再生により、フォトリフラクティブ結晶に記録された各ホログラムの回折効率は指数関数的に低下することが分かる（『フォトリフラクティブ非線型光学』、Ｐ．ＹＥＨ著、丸善刊参照）。
【００１３】
上述したように、ホログラムの回折効率が低下すると、再生時のＳ／Ｎ比が低下することになる。そして、再生時のＳ／Ｎ比の低下が大きいと、信号成分がノイズに埋もれてしまってホログラムの再生が不可能となる。したがって、再生可能な回折効率を維持してホログラムの長寿命化を図るために、再生による回折効率の低下を抑える手段が望まれている。
【００１４】
ホログラムの長寿命化を図るために、従来、様々な試みが行われてきた。例えば、ＳＢＮ結晶に記録されたオリジナルのホログラムを、再生により回折効率が低下した時点で、サーモプラスチック等の別の記録媒体にコピーし、この別の記録媒体にコピーされたホログラムを再度オリジナルのホログラムが記録されたＳＢＮ結晶に記録し直すという方法が提案されている（D. Brady et al. Opt.Lett. 15, 817(1990),参照）。
【００１５】
この手法によりホログラムの長寿命化を図るためには、コピーされたホログラムは、オリジナルのホログラムより回折効率が高くなくてはならない。このため、上記の例においては、ホログラムをコピーするための記録媒体として回折効率の高いサーモプラスチックを用いるようにしているが、サーモプラスチックは解像度が低く、データ量の多いホログラムを適切にコピーできないという問題が生じる。また、この手法では、複数のホログラム記録媒体を用いるために構成が複雑となる上に、記録やコピーに長時間を要し、実用的ではない。
【００１６】
また、別の試みとして、再生したホログラムをＣＣＤ等の撮像素子で読み出し、ホログラムの回折効率が敷居値以下まで低下したら、ＣＣＤ等の撮像素子で読み出された像を液晶ディスプレイ等の空間光変調器に表示し、再び記録を行ってホログラムをリフレッシュするという方法が提案されている（J.J.P. Drolet et al. Opt. Lett. 22, 552 (1997)参照）。
【００１７】
この手法を用いたホログラム記録再生システムとしては、ホログラムを再生する読み出し光として記録時の参照光の共役光を用いることで、収差を無くし且つコンパクト化を実現したシステムが提案されている。ここで、共役光とは、元の光と同一の波面を有し、逆の方向へ伝播する光である。
【００１８】
しかしながら、この手法では、回折効率の敷居値による判別が必要で装置が複雑になること、ＣＣＤ等の撮像素子による光から電気信号への変換と液晶ディスプレイ等の空間光変調器による電気信号から光への変換とが共に必要となり、ショットノイズ等のエラー要因が増加すること等の問題がある。
【００１９】
また、再生時の露光によりフォトリフラクティブ結晶等に記録されたホログラムの回折効率が低下することを避けるために、２波長を用いてホログラムを記録することが提案され、効果が実証されている（USP 5665493 Bai et al, Y.S. Bai and R. Kachru, Phys.Rev.Lett, 78,2944,1997参照）。この例においては、Ｐｒ：ＬｉＮｂＯ3，Ｐｒ：ＬｉＴａＯ3等の結晶が記録媒体として用いられ、４５０ｎｍ前後の青色光で下準位の電子を中間準位へ励起後、８５０ｎｍ程度の赤外光でホログラムを記録するという二段階のプロセスを経てホログラムの記録を行っている。
【００２０】
しかしながら、この手法では、光源が２種類必要なこと、使用する記録媒体が通常のフォトリフラクティブ結晶に比べて感度が低いこと、長期間の保存に対する劣化は従来のフォトリフラクティブ結晶と同程度でしかないこと等の問題がある。
【００２１】
本発明は、上述した従来の実情に鑑みて創案されたものであり、ホログラム記録媒体に記録されたホログラムを再生することによる回折効率の低下を有効に抑制して、ホログラムの長寿命化を実現するホログラム記録再生方法及びホログラム記録再生装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るホログラム記録再生方法は、物体光と空間的に少なくとも２つの部分に分離された参照光との干渉により形成されたホログラムが記録されたホログラム記録媒体に、上記一方の部分の参照光と同一の光と、上記他方の部分の参照光の共役光とを読み出し光として同時に入射させ、上記一方の部分の参照光と同一の光により再生される再生光と上記他方の部分の参照光の共役光との干渉により形成されるホログラムと、上記他方の部分の参照光の共役光により再生される再生光と上記一方の部分の参照光と同一の光との干渉により形成されるホログラムとを上記ホログラム記録媒体に重畳記録しながら上記ホログラムを再生する。
【００２３】
このホログラム記録再生方法によれば、記録時の一方の部分の参照光と同一の光と、記録時の他方の部分の参照光の共役光とが、読み出し光としてホログラムが記録されたホログラム記録媒体に同時に入射される。これにより、一方の部分の参照光と同一の光により再生される再生光と他方の部分の参照光の共役光とが干渉し、他方の部分の参照光の共役光により再生される再生光と一方の部分の参照光と同一の光とが干渉する。
【００２４】
ここで、参照光の共役光は、参照光と同一の波面を有し逆向きに進行する光であるので、一方の部分の参照光と同一の光により再生される再生光と他方の部分の参照光の共役光との干渉により形成されるホログラムと、他方の部分の参照光の共役光により再生される再生光と一方の部分の参照光と同一の光との干渉により形成されるホログラムは、共に、ホログラム記録媒体に形成された元のホログラムと同一のホログラムである。
【００２５】
したがって、このホログラム記録再生方法によれば、元のホログラムを再生しながら、新たにこれと同一のホログラムをホログラム記録媒体に記録することができ、ホログラムの再生に伴う回折効率の低下を抑制することができる。
【００２６】
また、本発明に係るホログラム記録再生装置は、物体光と空間的に少なくとも２つの部分に分離された参照光との干渉により形成されたホログラムが記録されたホログラム記録媒体を保持する記録媒体保持部と、この記録媒体保持部に保持されたホログラム記録媒体に、上記一方の部分の参照光と同一の光と、上記他方の部分の参照光の共役光とを読み出し光として同時に入射させ、上記一方の部分の参照光と同一の光により再生される再生光と上記他方の部分の参照光の共役光との干渉により形成されるホログラムと、上記他方の部分の参照光の共役光により再生される再生光と上記一方の部分の参照光と同一の光との干渉により形成されるホログラムとを上記ホログラム記録媒体に重畳記録しながら上記ホログラムを再生するホログラム記録再生部とを備える。
【００２７】
このホログラム記録再生装置によれば、記録媒体保持手段が、ホログラムが記録されたホログラム記録媒体を保持する。そして、ホログラム記録再生部が、この記録媒体保持手段により保持されたホログラム記録媒体に、記録時の一方の部分の参照光と同一の光と、記録時の他方の部分の参照光の共役光とを、読み出し光として同時に入射させる。これにより、一方の部分の参照光と同一の光により再生される再生光と他方の部分の参照光の共役光とが干渉し、他方の部分の参照光の共役光により再生される再生光と一方の部分の参照光と同一の光とが干渉する。
【００２８】
ここで、参照光の共役光は、参照光と同一の波面を有し逆向きに進行する光であるので、一方の部分の参照光と同一の光により再生される再生光と他方の部分の参照光の共役光との干渉により形成されるホログラムと、他方の部分の参照光の共役光により再生される再生光と一方の部分の参照光と同一の光との干渉により形成されるホログラムは、共に、ホログラム記録媒体に形成された元のホログラムと同一のホログラムである。
【００２９】
したがって、このホログラム記録再生装置によれば、元のホログラムを再生しながら、新たにこれと同一のホログラムをホログラム記録媒体に記録することができ、ホログラムの再生に伴う回折効率の低下を抑制することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３１】
先ず、本発明に係るホログラム記録再生方法の原理について、図１乃至図１１を参照して説明する。
【００３２】
ホログラム記録媒体にホログラムを記録する様子を図１及び図２に示す。ホログラム記録媒体１には、記録データに応じて変調された光である物体光と、同じ波面を有する第１の参照光及び第２の参照光とがそれぞれ入射される。ここで、物体光と第１及び第２の参照光とは互いにコヒーレント、若しくは干渉縞のコントラストが十分高く取れる程度にコヒーレントである。また、第１及び第２の参照光は平面波や球面波であってもよいし、一般の任意の波面であってもよい。
【００３３】
ホログラム記録媒体１に、物体光と第１の参照光及び第２の参照光とがそれぞれ入射されると、物体光と第１の参照光とが干渉し、これらの干渉により形成される干渉縞が第１のホログラム２としてホログラム記録媒体１に記録されると共に、物体光と第２の参照光とが干渉し、これらの干渉により形成される干渉縞が第２のホログラム３としてホログラム記録媒体１に記録される。第１の参照光と第２の参照光とは共に同一の波面を有する光であるので、物体光と第１の参照光との干渉により形成される第１のホログラム２と、物体光と第２の参照光との干渉により形成される第２のホログラム３は同一のホログラムである。
【００３４】
ここで、第１の参照光と第２の参照光とは、空間的に分離された２つの光であってもよいし、１つの光束のそれぞれ空間的な一部であってもよい。第１の参照光と第２の参照光とが空間的に分離された２つの光である場合には、これら第１及び第２の参照光は、図１に示すように、同一方向に進行する光であってもよいし、図２に示すように、互いに反対方向に進行する光であってもよい。
【００３５】
また、第１の参照光と第２の参照光とは、ホログラム記録媒体中で重なり合っていてもよく、また、１つの光束を便宜上２つの光束の和として考えたものであってもよい。この場合、ホログラム記録媒体に記録される第１のホログラムと第２のホログラムは、１つのホログラムを便宜上２つのホログラムとして考えたものである。
【００３６】
図１及び図２においては、第１の参照光と第２の参照光とが空間的に分離された光である場合を図示し、物体光が入射する側の参照光を第１の参照光とし、物体光が出射する側の参照光を第２の参照光としている。
【００３７】
なお、ここでは、第１の参照光と第２の参照光との２つの参照光を用いる場合を例に説明するが、本発明に係るホログラム再生方法は、この例に限定されるものではなく、それ以上の数の参照光を用いるようにしてもよい。
【００３８】
また、図１乃至図４は、物体光と参照光とを直方体に成形されたホログラム記録媒体の隣り合う面からホログラム記録媒体に入射させ、これらをホログラム記録媒体中で直交させるようにした例を示している。この例は、角度多重を行う場合等にブラッグ角の選択性が最も急峻になるので、数多くのホログラムを記録するためには有利であるが、ホログラム記録媒体の形状や参照光の入射角等は、特にこの例に限定されるものではない。
【００３９】
ホログラム記録媒体１に記録された第１及び第２のホログラム２，３を本発明に係るホログラム記録再生方法により再生する様子を図３及び図４に示す。ホログラム記録媒体１には、記録時に用いた第１の参照光と同一の光である第１の読み出し光と、第２の参照光の共役光である第２の読み出し光とが同時に入射される。その結果、第１の読み出し光により第１のホログラム２が再生されて第１の再生光が得られ、第２の読み出し光により第２のホログラム３が再生されて第２の再生光が得られる。
【００４０】
ここで、第２の読み出し光は、第２の参照光の共役光であるので、第２のホログラム３を再生することにより得られる第２の再生光は、第１のホログラム２を再生することにより得られる第１の再生光とは逆向きに進行する。すなわち、第１及び第２のホログラム２，３が記録されたホログラム記録媒体１に第１及び第２の読み出し光を同時に入射することにより、第１の再生光とこの第１の再生光の共役光である第２の再生光とが同時に得られることになる。
【００４１】
第１の読み出し光により再生された第１の再生光は、ホログラム記録媒体１の第２のホログラム３が記録された箇所で、第２の読み出し光と干渉する。そして、第１の再生光と第２の読み出し光との干渉により、第２のホログラム３上に新たなホログラムが重畳記録される。ここで、第１のホログラム２と第２のホログラム３とは、上述したように、同一のホログラムであるので、第２のホログラム３上には、この第２のホログラム３と原理的に同一のホログラムが重畳記録されることになる。
【００４２】
また、第２の読み出し光により再生された第２の再生光は、ホログラム記録媒体１の第１のホログラム２が記録された箇所で、第１の読み出し光と干渉する。そして、第２の再生光と第１の読み出し光との干渉により、第１のホログラム２上に新たなホログラムが重畳記録される。ここで、第１のホログラム２と第２のホログラム３とは、上述したように、同一のホログラムであるので、第１のホログラム２上には、この第１のホログラム２と原理的に同一のホログラムが重畳記録されることになる。
【００４３】
なお、図３は、同一方向に進行する第１及び第２の参照光を用いてホログラム２，３が記録されたホログラム記録媒体１（図１に示した例）から、本発明に係るホログラム再生方法によりホログラム２，３を再生する例を示し、図４は、互いに反対方向に進行する第１及び第２の参照光を用いてホログラム２，３が記録されたホログラム記録媒体１（図２に示した例）から、本発明に係るホログラム記録再生方法によりホログラム２，３を再生する例を示している。
【００４４】
以上のように、本発明に係るホログラム記録再生方法によれば、ホログラム記録媒体１に記録された第１及び第２のホログラム２，３を再生する毎に、そのホログラム２，３上にこれと同一のホログラムが重畳記録されることになるので、再生に伴う回折効率の低下が抑制され、ホログラムの長寿命化を図ることが可能となる。
【００４５】
ここで、第１及び第２のホログラム２，３上に新たなホログラムを重畳記録することによる回折効率の増加量が、第１及び第２のホログラム２，３の再生に伴う回折効率の低下分を上回る場合には、第１及び第２のホログラム２，３を再生する毎に、その回折効率を高めることが可能となる。
【００４６】
ホログラムの記録と再生に伴う回折効率の得失を図５に示す。この図５において、縦軸はホログラムの回折効率の値を示し、横軸は記録時間又は再生時間を示している。この図５から、ホログラムの回折効率が十分に低い状態においては、再生に伴う回折効率の減少率よりも記録による回折効率の増加率の方が大きくなっていることが分かる。
【００４７】
本発明に係るホログラム記録再生方法は、ホログラムを再生しながら新たなホログラムを重畳記録しているので、ホログラムを再生する時間と新たなホログラムを重畳記録する時間とが等しいものと考えてよい。したがって、ホログラムの回折効率が十分に低い状態で本発明に係るホログラム記録再生方法によりホログラムを再生するようにすれば、ホログラムを再生する毎にその回折効率を高めることが可能となる。
【００４８】
逆に、ホログラムの回折効率が十分に高い状態では、再生に伴う回折効率の減少率の方が、記録に伴う回折効率の増加率よりも大きくなっている。したがって、ホログラムの回折効率が十分に高い状態で本発明に係るホログラム記録再生方法によりホログラムを再生した場合は、ホログラムを再生する毎にその回折効率が徐々に低下することになる。しかしながら、この場合であっても、本発明に係るホログラム記録再生方法によりホログラムを再生すれば、通常のホログラム再生方法により再生した場合に比べて、ホログラムの回折効率の低下率を小さくすることが可能となる。
【００４９】
以上は、１つのホログラム記録媒体１に物体光と第１及び第２の参照光とをそれぞれ入射させて、このホログラム記録媒体１に第１及び第２のホログラム２，３を記録し、第１及び第２のホログラム２，３が記録されたホログラム記録媒体１に第１及び第２の読み出し光を同時に入射させて、第１及び第２のホログラム２，３を重畳記録しながら再生する例について説明しが、本発明に係るホログラム記録再生方法は、以上の例に限定されるものではなく、ホログラム記録媒体を複数用いるようにしてもよい。
【００５０】
１つのホログラム記録媒体１を用いた場合には、例えば、機械的な震動に起因する位置ずれ等が未然に防止され、位置調整の問題がないという点で優位性があるが、本発明に係るホログラム記録再生方法の本質は、ホログラムが記録されたホログラム記録媒体に、参照光と同一な光である第１の読み出し光と、参照光の共役光である第２の読み出し光と同時に入射させてホログラムを再生することにあるので、同一のホログラムが記録された複数のホログラム記録媒体に第１の読み出し光と第２の読み出し光とを個別に入射させるようにしてもよい。
【００５１】
この場合、複数のホログラム記録媒体の材料として、例えば、回折効率が高い材料、記録寿命が長い材料、記録速度が速い材料等からそのホログラム記録媒体の用途に応じて最適な材料を個別に選択し、これらを組み合わせて用いることにより、それぞれの材料の欠点を互いに補い合いながら長所を生かした最適な記録再生システムを構築することができる。
【００５２】
複数のホログラム記録媒体を用いた一例として、第１のホログラム記録媒体１１と第２のホログラム記録媒体１２の２つのホログラム記録媒体を用いた例を図６及び図７を参照して説明する。
【００５３】
記録時においては、図６に示すように、記録データに応じて変調された光である物体光が、第１のホログラム記録媒体１１と第２のホログラム記録媒体１２の双方に入射される。すなわち、物体光は、先ず、第１のホログラム記録媒体１１に入射し、この第１のホログラム記録媒体１１を透過した後に、更にその進行方向の後段に配設された第２のホログラム記録媒体１２に入射する。
【００５４】
また、第１のホログラム記録媒体１１には、第１の参照光が入射され、第２のホログラム記録媒体１２には、第１の参照光と同じ波面を有する第２の参照光が入射される。
【００５５】
第１のホログラム記録媒体１１に、物体光と第１の参照光とがそれぞれ入射されると、物体光と第１の参照光とが第１のホログラム記録媒体１１中で干渉し、これらの干渉により形成される干渉縞が第１のホログラム１３として第１のホログラム記録媒体１１に記録される。また、第２のホログラム記録媒体１２に、物体光と第２の参照光とがそれぞれ入射されると、物体光と第２の参照光とが第２のホログラム記録媒体１２中で干渉し、これらの干渉により形成される干渉縞が第２のホログラム１４として第２のホログラム記録媒体１２に記録される。
【００５６】
そして、再生時においては、図７に示すように、第１のホログラム１３が記録された第１のホログラム記録媒体１１に、第１の参照光と同一の光である第１の読み出し光が入射される。その結果、第１の読み出し光により第１のホログラム１３が再生されて、第１の再生光が得られる。
【００５７】
また、第２のホログラム１４が記録された第２のホログラム記録媒体１２には、第２の参照光の共役光である第２の読み出し光が入射される。その結果、第２の読み出し光により第２のホログラム１４が再生されて、第２の再生光が得られる。
【００５８】
ここで、第２の読み出し光は、第２の参照光の共役光であるので、第２のホログラム１４を再生することにより得られる第２の再生光は、第１のホログラム１３を再生することにより得られる第１の再生光とは逆向きに進行する。すなわち、第１のホログラム１３が記録された第１のホログラム記録媒体１１に第１の読み出し光を入射し、第２のホログラム１４が記録された第２のホログラム記録媒体１２に第２の読み出し光を入射することにより、第１の再生光とこの第１の再生光の共役光である第２の再生光とが同時に得られることになる。
【００５９】
第１の読み出し光により再生された第１の再生光は、第１のホログラム記録媒体１１から出射して、第２のホログラム記録媒体１２に入射する。そして、第２のホログラム記録媒体１２に入射した第１の再生光は、第２のホログラム１４が記録された箇所で、第２の読み出し光と干渉する。そして、第１の再生光と第２の読み出し光との干渉により、第２のホログラム１４上に新たなホログラムが重畳記録される。ここで、第１のホログラム１３と第２のホログラム１４とは同一のホログラムであるので、第２のホログラム１４上には、この第２のホログラム１４と原理的に同一のホログラムが重畳記録されることになる。
【００６０】
また、第２の読み出し光により再生された第２の再生光は、第２のホログラム記録媒体１２から出射して、第１のホログラム記録媒体１１に入射する。そして、第１のホログラム記録媒体１１に入射した第２の再生光は、第１のホログラム１３が記録された箇所で、第１の読み出し光と干渉する。そして、第２の再生光と第１の読み出し光との干渉により、第１のホログラム１３上に新たなホログラムが重畳記録される。ここで、第１のホログラム１３と第２のホログラム１４とは同一のホログラムであるので、第１のホログラム１３上には、この第１のホログラム１３と原理的に同一のホログラムが重畳記録されることになる。
【００６１】
なお、以上のように、複数のホログラム記録媒体を用いた場合には、一方をオリジナルのマスターホログラムとし、他方をそのコピーホログラムとして、通常はコピーホログラムを用いてホログラムの再生を行い、マスターホログラムを劣化させずに劣化したコピーホログラムを復元する場合や、マスターホログラムとコピーホログラムとを用いて回折効率の低下を防ぎながら再生する場合に、本発明に係るホログラム記録再生方法でホログラムを再生するようにしてもよい。
【００６２】
この場合、マスターホログラムを作製するには、図８に示すように、先ず、第１のホログラム記録媒体１１と第２のホログラム記録媒体１２との間にシャッタ１５を配設する。そして、第１のホログラム記録媒体１１に物体光と第１の参照光とを入射させ、これらを第１のホログラム記録媒体１１中で干渉させてマスターホログラムとなる第１のホログラム１３を記録する。このとき、第１のホログラム記録媒体１１を透過した物体光はシャッタ１５により遮断されるので、第２のホログラム記録媒体１２に入射することはない。
【００６３】
次に、コピーホログラムを作製するには、図９に示すように、先ず、第１のホログラム記録媒体１１と第２のホログラム記録媒体１２との間に配設されたシャッタ１５を開放する。そして、第１のホログラム記録媒体１１に第１の読み出し光を入射し、第１のホログラム１３を再生して第１の再生光を得る。第１のホログラム記録媒体１１と第２のホログラム記録媒体１２との間のシャッタ１５は開放されているので、第１の再生光は、第２のホログラム記録媒体１２に入射する。
【００６４】
そして、第２のホログラム記録媒体１２に第２の参照光を入射させ、この第２の参照光を第１の再生光と干渉させて第２のホログラム記録媒体１２にコピーホログラムである第２のホログラム１４を記録する。
【００６５】
コピーホログラムを再生する場合には、図１０に示すように、第１のホログラム記録媒体１１と第２のホログラム記録媒体１２との間にシャッタ１５を配設し、第２の参照光と同じ光である読み出し光を第２のホログラム記録媒体１２に入射して第２のホログラムを再生し、再生光を得る。
【００６６】
本発明に係るホログラム記録再生方法によりホログラムを再生する場合は、図１１に示すように、第１のホログラム記録媒体１１に、第１の参照光と同一の光である第１の読み出し光を入射して第１のホログラム１３を再生し、第２のホログラム１４を重畳記録しながら第１の再生光を得ると共に、第２のホログラム記録媒体１２に、第２の参照光の共役光である第２の読み出し光を入射して第２のホログラム１４を再生し、第１のホログラム１３を重畳記録しながら第２の再生光を得る。
【００６７】
次に、本発明を適用したホログラム記録再生装置の一例について、以下に説明する。なお、この例においては、光源から出射されたレーザ光を平行光に変換するコリメータレンズや、レーザ光のビーム径を適切な値に変換するビームエキスパンダ、リレーレンズ等の図示を省略しているが、これらの光学素子は、設計に応じて適切な位置に付加するようにすればよい。ここでは、光源から出射されたレーザ光はビーム径が十分に大きく且つ平行光であると仮定して説明する。また、このホログラム記録再生装置を構成する各部は、物体光と第１及び第２の参照光、第１及び第２の読み出し光の各光路長が全てほぼ等しくなるように配置されているものとする。
【００６８】
先ず、このホログラム記録再生装置を用いてホログラム記録媒体１にホログラムを記録する場合を図１２を参照して説明する。
【００６９】
このホログラム記録再生装置２０を用いてホログラム記録媒体１にホログラムを記録する場合は、先ず、光源２１から波長幅が十分狭くコヒーレンスの高いレーザ光が出射される。この光源２１から出射されたレーザ光は、このレーザ光の光路上に配設された第１のビームスプリッタ２２によりその一部が反射され、他の部分がこの第１のビームスプリッタ２２を透過することによりその光路が分岐される。
【００７０】
第１のビームスプリッタ２２を透過したレーザ光は、その光路上に配設された第２のビームスプリッタ２３によりその一部が反射され、他の部分がこの第２のビームスプリッタ２３を透過することによりその光路が分岐される。
【００７１】
第２のビームスプリッタ２３を透過したレーザ光は、その光路上に配設されたＬＣＤ等よりなる空間光変調器２４により変調される。この空間光変調器２４により変調されたレーザ光が、フーリエ変換レンズ２５を介して、記録媒体保持手段２６に保持されたホログラム記録媒体１に物体光として入射する。
【００７２】
一方、第１のビームスプリッタ２２により反射されたレーザ光は、その光路上に配設されたミラー２７，ミラー２８により順次反射され、記録媒体保持手段２６に保持されたホログラム記録媒体１に第１及び第２の参照光として入射する。また、第２のビームスプリッタ２３により反射されたレーザ光は、ミラー２９により反射された後にシャッタ３１により遮断される。なお、ここで、第１の参照光と第２の参照光は共にホログラム記録媒体１に入射する１つの光束の空間的な一部であり、物体光入射側に入射する部分が第１の参照光、物体光出射側に入射する部分が第２の参照光であるものとする。
【００７３】
ホログラム記録媒体１に物体光と第１及び第２の参照光とがそれぞれ入射されると、物体光と第１の参照光とがホログラム記録媒体１中で干渉し、ホログラム記録媒体１に第１のホログラム２が記録されると共に、物体光と第２の参照光とがホログラム記録媒体中で干渉し、ホログラム記録媒体１に、第１のホログラム２と同一のホログラムである第２のホログラム３が記録される。なお、図１２においては、説明を分かり易くするために、便宜上、第１の参照光と第２の参照光とを空間的に分離された２つの光束として図示し、第１のホログラム２と第２のホログラム３とがホログラム記録媒体１の空間的に離れた箇所に記録されるものとして図示している。
【００７４】
次に、このホログラム記録再生装置を用いてホログラム記録媒体１に記録されたホログラムを再生する場合を図１３を参照して説明する。
【００７５】
このホログラム記録再生装置２０を用いてホログラム記録媒体１に記録されたホログラムを再生する場合は、先ず、光源２１から記録時と同様のレーザ光が出射される。この光源２１から出射されたレーザ光は、このレーザ光の光路上に配設された第１のビームスプリッタ２２によりその一部が反射され、他の部分がこの第１のビームスプリッタ２２を透過することによりその光路が分岐される。
【００７６】
第１のビームスプリッタ２２を透過したレーザ光は、その光路上に配設された第２のビームスプリッタ２３によりその一部が反射され、他の部分がこの第２のビームスプリッタ２３を透過することによりその光路が分岐される。
【００７７】
第１のビームスプリッタ２２により反射されたレーザ光は、ミラー２７により反射された後に、シャッタ３２によりその一部が遮断される。具体的には、ミラー２７により反射されたレーザ光は、その光束のうち第２の参照光に相当する部分、すなわち、最終的にホログラム記録媒体１の物体光出射側に入射する部分が、シャッタ３２により遮断される。
【００７８】
ミラー２７により反射されたレーザ光のうちシャッタ３２により遮断されない部分、すなわち第１の参照光に相当する部分は、ミラー２８により更に反射され、記録媒体保持手段２６に保持されたホログラム記録媒体１に第１の読み出し光として入射する。この第１の読み出し光は、以上の説明からも分かるように、第１の参照光と同一の光である。
【００７９】
一方、第２のビームスプリッタ２３により反射されたレーザ光は、ミラー２９により反射された後に、シャッタ３１によりその一部が遮断される。具体的には、ミラー２９により反射されたレーザ光は、その光速のうち最終的にホログラム記録媒体１の物体光入射側に入射する部分が、シャッタ３１により遮断される。
【００８０】
ミラー２９により反射されたレーザ光のうちシャッタ３１により遮断されない部分は、ミラー３０により更に反射され、記録媒体保持手段２６に保持されたホログラム記録媒体１に第２の読み出し光として入射する。この第２の読み出し光は、第２の参照光と同一の波面を有し、反対方向に進行する光、すなわち、第２の参照光の共役光である。
【００８１】
なお、第２のビームスプリッタ２３を透過したレーザ光は、シャッタ３３により遮断される。
【００８２】
ホログラム記録媒体１に第１の読み出し光と第２の読み出し光とが入射されると、第１の読み出し光により第１のホログラム２が再生されて第１の再生光が得られ、第２の読み出し光により第２のホログラム３が再生されて第２の再生光が得られる。
【００８３】
第１の再生光は、ホログラム記録媒体１の第２のホログラム３が記録された箇所で、第２の読み出し光と干渉する。これにより、第２のホログラム３上に新たなホログラムが重畳記録される。ここで、第１のホログラム２と第２のホログラム３とは、上述したように、同一のホログラムであるので、第２のホログラム３上には、この第２のホログラム３と原理的に同一のホログラムが重畳記録されることになる。そして、第１の再生光は、ホログラム記録媒体１の物体光出射側から出射し、フーリエ変換レンズ３４によりフーリエ変換された後にＣＣＤ等の撮像素子３５により受光される。
【００８４】
第２の再生光は、ホログラム記録媒体１の第１のホログラム２が記録された箇所で、第１の読み出し光と干渉する。これにより、第１のホログラム２上に新たなホログラムが重畳記録される。ここで、第１のホログラム２と第２のホログラム３とは、上述したように、同一のホログラムであるので、第１のホログラム２上には、この第１のホログラム２と原理的に同一のホログラムが重畳記録されることになる。そして、第２の再生光は、ホログラム記録媒体１の物体光入射側から出射し、フーリエ変換レンズ２５によりフーリエ変換された後にミラー３６により反射され、ＣＣＤ等の撮像素子３７により受光される。
【００８５】
以上説明したように、本発明を適用したホログラム記録再生装置２０を用いてホログラム記録媒体１に記録された第１及び第２のホログラム２，３を再生するようにすれば、第１及び第２のホログラム２，３を再生する毎に、そのホログラム２，３上にこれと同一のホログラムが重畳記録されるので、再生に伴う回折効率の低下を抑制して、ホログラムの長寿命化を図ることが可能となる。
【００８６】
なお、本発明を適用したホログラム記録再生装置２０において、光源２１としては、ＤＦＢやＤＢＲなどの狭帯域化された半導体レーザやＹＡＧレーザ等の固体レーザ、若しくはアルゴンイオンレーザ等のガスレーザ、或いはこれらの高調波レーザ等、コヒーレンスが高く波長幅が狭いレーザを用いることができる。
【００８７】
また、以上は、空間光変調器２４としてＬＣＤ等の透過型空間光変調器を用いた例について説明したが、ホログラム記録再生装置２０は、透過型光空間変調器に変えて、反射型の空間光変調器を用いるようにしてもよい。特に、近年では、シリコン基板等への微細加工を利用した超小型のミラーアレイをデジタル制御する空間光変調器等が実用化されているが、本発明を適用したホログラム記録再生装置２０は、空間光変調器２４として、これら様々な空間光変調器を用いることができる。
【００８８】
また、本発明を適用したホログラム記録再生装置２０によりホログラムが記録再生されるホログラム記録媒体１は、体積型ホログラムとして用いることができる材料であればどのような材料を用いたものであってもよい。ホログラム記録媒体の材料としては、フォトポリマー等の有機材料、ニオブ酸リチウム等のフォトリフラクティブ結晶、銀塩フィルム、バクテリオロドプシン、光化学ホールバーニング材料等、様々な物理的機構に基づく材料が知られているが、本発明を適用したホログラム記録再生装置２０は、これらの材料を用いたホログラム記録媒体全てに対して適切にホログラムの記録再生を行うことができる。
【００８９】
また、以上は、フーリエホログラムを記録再生する例について説明したが、本発明を適用したホログラム記録再生装置２０は、フレネルホログラムやイメージホログラム等、他のホログラムを記録再生するように構成されていてもよい。
【００９０】
また、本発明を適用したホログラム記録再生装置２０は、ホログラム記録媒体１に複数のホログラムを、例えば角度多重等の方式により多重記録することができる。ホログラム記録媒体１に複数のホログラムを角度多重により記録する場合は、第１及び第２の参照光のホログラム記録媒体１に対する入射角度を各ホログラムを記録する毎に変更すればよい。したがって、本発明を適用したホログラム記録再生装置２０により角度多重記録を行う場合は、第１及び第２の参照光の光路上に、音響光学偏向器（ＡＯＤ）や電気光学偏向器（ＥＯＤ）、ガルバノミラー等の角度偏光手段を配設すればよい。
【００９１】
また、本発明を適用したホログラム記録再生装置２０は、ホログラム記録媒体１に、例えば角度多重等の方式により多重記録されたホログラムを再生することも可能である。
【００９２】
本発明を適用したホログラム記録再生装置２０により、ホログラム記録媒体１に角度多重記録されたホログラムを再生するには、第１の読み出し光のホログラム記録媒体１に対する入射角度と、第２の読み出し光のホログラム記録媒体１に対する入射角度とを同時に制御する必要がある。第１の読み出し光のホログラム記録媒体１に対する入射角度と、第２の読み出し光のホログラム記録媒体１に対する入射角度とを同時に制御するには、角度偏光手段を光源２１と第１のビームスプリッタ２２との間に配設し、第１のビームスプリッタ２２により光路が分岐される前のレーザ光の進行方向を変えるようにすればよい。その上、実際のレーザーはガウシアンビームなので、ホログラム記録媒体１の中心がガウシアンビームのウエストとなるようする。これにより、第１の読み出し光と第２の読み出し光は、ビームの偏向に対して同じ角度偏向を角度偏向手段から受けることになり、ホログラム記録媒体１に等しい入射角度で入射させることができる。
【００９３】
ここで、第１のビームスプリッタ２２と第２のビームスプリッタ２３の透過率若しくは反射率は、それぞれを透過又は反射するレーザ光の光量の比がホログラム記録媒体１中において適切になるように設計したものを用いることが望ましい。
【００９４】
また、角度偏向手段として、高い分解点数を持つシェアウエーブを用いたＡＯＤを用いた場合は、回折を受けない０次光が生じるので、記録時においては、この０次光を物体光として用いるようにしてもよい。この場合、空間光変調器２４への入射角を一定にすることができるので、物体光の利用効率を向上させることができる。
【００９５】
なお、以上は、角度多重により複数のホログラムを多重記録し、角度多重により記録された複数のホログラムを再生する例について説明したが、本発明を適用したホログラム記録再生装置２０は、その他の多重方式、すなわち、波長多重、位相コード多重、シフト多重、ペリストロフィック多重、或いはこれらの組み合わせ等により複数のホログラムを多重記録し、これらの多重方式により多重記録された複数のホログラムを再生することも可能である。
【００９６】
また、再生時の露光によりフォトリフラクティブ結晶などに記録されたホログラムが破壊されることを避けるために、２波長を用いてホログラムを記録することが提案され、効果が実証されている（USP 5665493 Bai et al, Y.S. Bai and R. Kachru, Phys.Rev.Lett, 78,2944,1997, D.Lande et al,22, 1722,1997,日本特許 特開平１０―４５４９７、特開平１０―４５４９８）。これらに於いては、Ｐｒ：ＬｉＮｂＯ３，Ｐｒ：ＬｉＴａＯ３等の結晶が記録媒体として用いられ、４５０ｎｍ前後の青色光で下準位の電子を中間準位へ励起後、８５０ｎｍ程度の赤外光でホログラムを記録するという二段階のプロセスを経るようにしている。本発明を適用したホログラム記録再生装置２０においても、ホログラム記録媒体１としてＰｒ：ＬｉＮｂＯ３，Ｐｒ：ＬｉＴａＯ３等の結晶を用い、光源２１が２種類のレーザ光を出射するようにすれば、この手法を容易に実現することができる。
【００９７】
ところで、図１３に示した例において、第２の読み出し光を第１の読み出し光の位相共役光にすれば、完全に共役な波面を得ることができる。位相共役光を発生させるには様々な手段があるが、代表的な手法として、四光波混合と自己励起位相共役鏡がある。
【００９８】
先ず、四光波混合により位相共役光を発生させるようにしたホログラム記録再生装置について、図１４を参照して説明する。
【００９９】
この図１４に示すホログラム記録再生装置４０は、基本構成を図１２及び図１３に示したホログラム記録再生装置２０と同様とし、ホログラム記録再生装置２０の備えるミラー３０に変えて位相共役鏡４１を用いたことを特徴としている。したがって、このホログラム記録再生装置４０により記録媒体保持手段２６に保持されたホログラム記録媒体１にホログラムを記録する際は、図１２及び図１３に示したホログラム記録再生装置２０によりホログラムを記録する場合と変わるところがないので、説明を省略する。
【０１００】
このホログラム記録再生装置４０により、ホログラム記録媒体１に記録されたホログラムを再生する際は、光源２１から出射され、第１のビームスプリッタ２２により反射されたレーザ光がミラー２７，２８により順次反射され、第１の読み出し光として、記録媒体保持手段２６に保持されたホログラム記録媒体１に入射する。そして、ホログラム記録媒体１を透過した第１の読み出し光は、その光路上に配設された位相共役鏡４１内に入射する。
【０１０１】
一方、光源２１から出射され、第２のビームスプリッタ２３により反射されたレーザ光は、ミラー２９により反射された後にその光路上に配設された位相共役鏡４１内にポンプ光として入射する。このとき、ミラー２９により反射されたレーザ光は、その進行方向が、位相共役鏡４１内に入射する第１の読み出し光と直交するように、位相共役鏡４１内に入射する。
【０１０２】
ミラー２９により反射されたレーザ光がポンプ光として位相共役鏡４１内に入射し、ホログラム記録媒体１を透過した第１の読み出し光が位相共役鏡４１内に入射すると、この位相共役鏡４１内で四光波混合が生じ、第１の読み出し光の位相共役光が得られる。この四光波混合により得られる位相共役光が、第２の読み出し光としてホログラム記録媒体１に入射する。
【０１０３】
第１の読み出し光と第２の読み出し光とがホログラム記録媒体１に入射すると、図１２及び図１３に示したホログラム記録再生装置２０の場合と同様に、第１の読み出し光により第１のホログラム２が再生されて第１の再生光が得られ、第２の読み出し光により第２のホログラム３が再生されて第２の再生光が得られる。
【０１０４】
そして、第１の再生光と第２の読み出し光とが干渉して、第２のホログラム３上にこれと同一の新たなホログラムが重畳記録され、第２の再生光と第１の読み出し光とが干渉して、第１のホログラム２上にこれと同一の新たなホログラムが重畳記録される。また、第１の再生光は、ホログラム記録媒体１の物体光出射側から出射し、フーリエ変換レンズ３４によりフーリエ変換された後にＣＣＤ等の撮像素子３５により受光され、第２の再生光は、ホログラム記録媒体１の物体光入射側から出射し、フーリエ変換レンズ２５によりフーリエ変換された後にミラー３６により反射され、ＣＣＤ等の撮像素子３７により受光される。
【０１０５】
この例のように、四光波混合により第１の読み出し光の位相共役光を得て、これを第２の読み出し光としてホログラム記録媒体１に入射させるようにすれば、ホログラム記録再生装置を構成する各部に高いアライメント精度が要求されず、簡便に本発明を適用したホログラム記録再生装置を実現することができる。
【０１０６】
次に、自己励起位相共役鏡を用いて位相共役光を発生させるようにしたホログラム記録再生装置について、図１５を参照して説明する。
【０１０７】
この図１５に示すホログラム記録再生装置５０は、基本構成を図１２及び図１３に示したホログラム記録再生装置２０と同様とし、ホログラム記録再生装置２０の備える第２のビームスプリッタ２３とミラー２９とが除かれ、ミラー３０に変えて自己励起位相共役鏡５１を用いたことを特徴としている。したがって、このホログラム記録再生装置５０により記録媒体保持手段２６に保持されたホログラム記録媒体１にホログラムを記録する際は、図１２及び図１３に示したホログラム記録再生装置２０によりホログラムを記録する場合と変わるところがないので、説明を省略する。
【０１０８】
このホログラム記録再生装置５０により、ホログラム記録媒体１に記録されたホログラムを再生する際は、光源２１から出射され、第１のビームスプリッタ２２により反射されたレーザ光がミラー２７，２８により順次反射され、第１の読み出し光として、記録媒体保持手段２６に保持されたホログラム記録媒体１に入射する。そして、ホログラム記録媒体１を透過した第１の読み出し光は、その光路上に配設された自己励起位相共役鏡５１内に入射する。
【０１０９】
自己励起位相共役鏡５１は、入射光の位相共役光を発生させるので、自己励起位相共役鏡５１内に第１の読み出し光が入射すると、第１の読み出し光の位相共役光が得られる。この自己励起位相共役鏡５１により得られる第１の読み出し光の位相共役光が、第２の読み出し光としてホログラム記録媒体１に入射する。
【０１１０】
第１の読み出し光と第２の読み出し光とがホログラム記録媒体１に入射すると、図１２及び図１３に示したホログラム記録再生装置２０の場合と同様に、第１の読み出し光により第１のホログラム２が再生されて第１の再生光が得られ、第２の読み出し光により第２のホログラム３が再生されて第２の再生光が得られる。
【０１１１】
そして、第１の再生光と第２の読み出し光とが干渉して、第２のホログラム３上にこれと同一の新たなホログラムが重畳記録され、第２の再生光と第１の読み出し光とが干渉して、第１のホログラム２上にこれと同一の新たなホログラムが重畳記録される。また、第１の再生光は、ホログラム記録媒体１の物体光出射側から出射し、フーリエ変換レンズ３４によりフーリエ変換された後にＣＣＤ等の撮像素子３５により受光され、第２の再生光は、ホログラム記録媒体１の物体光入射側から出射し、フーリエ変換レンズ２５によりフーリエ変換された後にミラー３６により反射され、ＣＣＤ等の撮像素子３７により受光される。
【０１１２】
この例のように、自己励起位相共役鏡５１を用いて第１の読み出し光の位相共役光を得て、これを第２の読み出し光としてホログラム記録媒体１に入射させるようにすれば、ホログラム記録再生装置を構成する各部に高いアライメント精度が要求されず、簡便に本発明を適用したホログラム記録再生装置を実現することができると共に、装置の構成を簡素化することができる。
【０１１３】
【発明の効果】
本発明に係るホログラム記録再生方法によれば、記録時の一方の部分の参照光と同一の光と、他方の部分の参照光の共役光とを読み出し光としてホログラムが記録されたホログラム記録媒体に同時に入射させ、一方の部分の参照光と同一の光により再生される再生光と他方の部分の参照光の共役光との干渉により形成される元のホログラムと同一のホログラムと、他方の部分の参照光の共役光により再生される再生光と一方の部分の参照光と同一の光との干渉により形成される元のホログラムと同一のホログラムとを、ホログラムが記録されたホログラム記録媒体に重畳記録しながらホログラムを再生するので、ホログラムの再生に伴う回折効率の低下を抑制して、ホログラムの長寿命化を図ることが可能となる。
【０１１４】
また、本発明に係るホログラム記録再生装置によれば、ホログラム記録再生部により、記録時の一方の部分の参照光と同一の光と、他方の部分の参照光の共役光とが読み出し光として、記録媒体保持手段に保持されたホログラムが記録されたホログラム記録媒体に同時に入射され、一方の部分の参照光と同一の光により再生される再生光と他方の部分の参照光の共役光との干渉により形成される元のホログラムと同一のホログラムと、他方の部分の参照光の共役光により再生される再生光と一方の部分の参照光と同一の光との干渉により形成される元のホログラムと同一のホログラムとが、ホログラムが記録されたホログラム記録媒体に重畳記録されると共にホログラムを再生するので、ホログラムの再生に伴う回折効率の低下を抑制して、ホログラムの長寿命化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】同一方向に進行する２つの参照光を用いてホログラム記録媒体にホログラムを記録する様子を示す模式図である。
【図２】互いに反対方向に進行する２つの参照光を用いてホログラム記録媒体にホログラムを記録する様子を示す模式図である。
【図３】本発明に係るホログラム記録再生方法により、同一方向に進行する２つの参照光を用いてホログラム記録媒体に記録されたホログラムを再生する様子を示す模式図である。
【図４】本発明に係るホログラム記録再生方法により、互いに反対方向に進行する２つの参照光を用いてホログラム記録媒体に記録されたホログラムを再生する様子を示す模式図である。
【図５】ホログラムの記録と再生に伴う回折効率の得失を示す図である。
【図６】２つのホログラム記録媒体にホログラムを記録する様子を示す模式図である。
【図７】本発明に係るホログラム記録再生方法により、２つのホログラム記録媒体に記録されたホログラムを再生する様子を示す模式図である。
【図８】オリジナルのマスターホログラムを記録する様子を示す模式図である。
【図９】マスターホログラムを用いてコピーホログラムを複製する様子を示す模式図である。
【図１０】コピーホログラムを再生する様子を示す模式図である。
【図１１】マスターホログラムとコピーホログラムを用いて、本発明に係るホログラム記録再生方法によりホログラムを再生する様子を示す模式図である。
【図１２】本発明を適用したホログラム記録再生装置の一構成例を示す図であり、ホログラム記録媒体にホログラムを記録する様子を示す模式図である。
【図１３】上記ホログラム記録再生装置によりホログラム記録媒体に記録されたホログラムを再生する様子を示す模式図である。
【図１４】本発明を適用した他のホログラム記録再生装置を示す模式図である。
【図１５】本発明を適用した更に他のホログラム記録再生装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１ ホログラム記録媒体、２ 第１のホログラム、３ 第２のホログラム、１１ 第１のホログラム記録媒体、１２ 第２のホログラム記録媒体、１３ 第１のホログラム、１４ 第２のホログラム、２０ ホログラム記録再生装置、２１光源、２２ 第１のビームスプリッタ、２３ 第２のビームスプリッタ、２４空間光変調器、２６ 記録媒体保持手段、４０ ホログラム記録再生装置、４１ 位相共役鏡、５０ ホログラム記録再生装置、５１ 自己励起位相共役鏡
Claims (7)
- 物体光と空間的に少なくとも２つの部分に分離された参照光との干渉により形成されたホログラムが記録されたホログラム記録媒体に、上記一方の部分の参照光と同一の光と、上記他方の部分の参照光の共役光とを読み出し光として同時に入射させ、上記一方の部分の参照光と同一の光により再生される再生光と上記他方の部分の参照光の共役光との干渉により形成されるホログラムと、上記他方の部分の参照光の共役光により再生される再生光と上記一方の部分の参照光と同一の光との干渉により形成されるホログラムとを上記ホログラム記録媒体に重畳記録しながら上記ホログラムを再生するホログラム記録再生方法。
- 上記ホログラムは少なくとも２つのホログラム記録媒体にそれぞれ記録されており、
上記一方の部分の参照光と同一の光により再生される再生光と、上記他方の部分の参照光の共役光との干渉により形成されるホログラムを上記少なくとも２つのホログラム記録媒体のうちの一方に重畳記録し、
上記他方の部分の参照光の共役光により再生される再生光と、上記一方の部分の参照光と同一の光との干渉により形成されるホログラムを上記少なくとも２つのホログラム記録媒体のうちの他方に重畳記録する請求項１記載のホログラム記録再生方法。 - 上記ホログラム記録媒体に多重記録されたホログラムを再生する請求項１記載のホログラム記録再生方法。
- 物体光と空間的に少なくとも２つの部分に分離された参照光との干渉により形成されたホログラムが記録されたホログラム記録媒体を保持する記録媒体保持部と、
上記記録媒体保持部に保持されたホログラム記録媒体に、上記一方の部分の参照光と同一の光と、上記他方の部分の参照光の共役光とを読み出し光として同時に入射させ、上記一方の部分の参照光と同一の光により再生される再生光と上記他方の部分の参照光の共役光との干渉により形成されるホログラムと、上記他方の部分の参照光の共役光により再生される再生光と上記一方の部分の参照光と同一の光との干渉により形成されるホログラムとを上記ホログラム記録媒体に重畳記録しながら上記ホログラムを再生するホログラム記録再生部とを備えるホログラム記録再生装置。 - 上記記録媒体保持部は、上記ホログラムが記録された少なくとも２つのホログラム記録媒体を保持し、
上記ホログラム記録再生部は、上記一方の部分の参照光と同一の光により再生される再生光と、上記他方の部分の参照光の共役光との干渉により形成されるホログラムを上記少なくとも２つのホログラム記録媒体のうちの一方に重畳記録すると共に、上記他方の部分の参照光の共役光により再生される再生光と、上記一方の部分の参照光と同一の光との干渉により形成されるホログラムを上記少なくとも２つのホログラム記録媒体のうちの他方に重畳記録する請求項４記載のホログラム記録再生装置。 - 上記ホログラム記録再生部は、上記ホログラム記録媒体に多重記録されたホログラムを再生する請求項４記載のホログラム記録再生装置。
- 上記ホログラム記録再生部は、
光源と、
上記光源から出射された光を分岐する光路分岐手段と、
上記光路分岐手段により分岐された一方の光を上記一方の部分の参照光と同一の光として上記記録媒体保持手段に保持されたホログラム記録媒体に入射させる第１の光学系と、
上記光路分岐手段により分岐された他方の光を上記他方の部分の参照光の共役光として上記記録媒体保持手段に保持されたホログラム記録媒体に入射させる第２の光学系とを備える請求項４記載のホログラム記録再生装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04694099A JP4304752B2 (ja) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | ホログラム記録再生方法及びホログラム記録再生装置 |
| US09/512,393 US6377367B1 (en) | 1999-02-24 | 2000-02-24 | Method of recording and reproducing hologram and apparatus for recording and reproducing hologram |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04694099A JP4304752B2 (ja) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | ホログラム記録再生方法及びホログラム記録再生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000242157A JP2000242157A (ja) | 2000-09-08 |
| JP4304752B2 true JP4304752B2 (ja) | 2009-07-29 |
Family
ID=12761323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04694099A Expired - Fee Related JP4304752B2 (ja) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | ホログラム記録再生方法及びホログラム記録再生装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6377367B1 (ja) |
| JP (1) | JP4304752B2 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7053928B1 (en) * | 2000-03-20 | 2006-05-30 | Litton Systems, Inc. | Method and system for combining multi-spectral images of a scene |
| DE10156852A1 (de) * | 2001-11-20 | 2003-05-28 | Giesecke & Devrient Gmbh | Gegenstand, insbesondere Wert- und Sicherheitsdokument mit einem Sicherheitsmerkmal |
| KR20040039882A (ko) * | 2002-11-05 | 2004-05-12 | 주식회사 대우일렉트로닉스 | 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템 |
| US6844949B2 (en) * | 2002-11-05 | 2005-01-18 | Daewoo Electronics Corporation | Method and apparatus for storing and retrieving digital page data |
| JP2005018529A (ja) | 2003-06-27 | 2005-01-20 | Ricoh Co Ltd | 画像処理装置 |
| JP4517603B2 (ja) * | 2003-08-21 | 2010-08-04 | 富士ゼロックス株式会社 | ホログラム保存方法 |
| JP4449384B2 (ja) * | 2003-09-24 | 2010-04-14 | Ｔｄｋ株式会社 | ホログラフィック記録装置 |
| JP2005189845A (ja) * | 2003-12-04 | 2005-07-14 | Okano Electric Wire Co Ltd | ホログラムメモリ装置およびホログラム記録方法 |
| JP2005309007A (ja) * | 2004-04-20 | 2005-11-04 | Tdk Corp | ホログラフィック記録方法及びホログラフィック記録装置 |
| JP2006177995A (ja) * | 2004-12-20 | 2006-07-06 | Sony Corp | ホログラム記録装置、ホログラム再生装置、ホログラム記録方法及び再生方法 |
| JP2006208858A (ja) * | 2005-01-28 | 2006-08-10 | Hokkaido Univ | ホログラム処理装置およびホログラム処理方法 |
| CN100443880C (zh) * | 2005-03-25 | 2008-12-17 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 实时动态体全息衍射效率测量方法及系统 |
| JP4765067B2 (ja) * | 2005-06-09 | 2011-09-07 | 国立大学法人北海道大学 | ホログラムメモリ装置およびこの装置に適用されるホログラムリフレッシュ方法 |
| CN101405664A (zh) * | 2006-03-20 | 2009-04-08 | 松下电器产业株式会社 | 信息记录再生装置及全息的记录再生方法 |
| TWI312993B (en) * | 2006-04-06 | 2009-08-01 | Daewoo Electronics Corporatio | Optical information processing apparatus and optical information recording and reproducing methods using the same |
| US9057695B2 (en) * | 2009-09-24 | 2015-06-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Apparatus and method for irradiating a scattering medium with a reconstructive wave |
| KR101894017B1 (ko) * | 2016-11-08 | 2018-08-31 | 서울대학교산학협력단 | 홀로그래픽 광학 소자의 제조 장치 및 홀로그램 재생 장치 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3632182A (en) * | 1970-03-05 | 1972-01-04 | Ibm | Method and apparatus for interference pattern recording |
-
1999
- 1999-02-24 JP JP04694099A patent/JP4304752B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-02-24 US US09/512,393 patent/US6377367B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000242157A (ja) | 2000-09-08 |
| US6377367B1 (en) | 2002-04-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4304752B2 (ja) | ホログラム記録再生方法及びホログラム記録再生装置 | |
| US9715426B2 (en) | Monocular holographic data storage system and method thereof | |
| JP4631439B2 (ja) | ホログラム記録再生装置およびホログラム記録再生方法 | |
| KR20060051729A (ko) | 홀로그램 기록 장치 및 홀로그램 기록 방법 | |
| EP1708182A2 (en) | Hologram recorder | |
| JP2000338846A (ja) | ホログラム記録再生装置 | |
| US8169676B2 (en) | Holographic storage system with multiple reference beams | |
| JP5084397B2 (ja) | ホログラム再生装置およびホログラム記録再生装置 | |
| JP2005322382A (ja) | ホログラム記録装置、およびホログラム記録方法 | |
| US6862120B2 (en) | Hologram recording medium, hologram recording method and hologram recording and reproducing apparatus | |
| WO2004113975A1 (ja) | ホログラフィック光学素子、その製造方法、及びホログラフィック記録システム | |
| JP4214601B2 (ja) | ホログラム記録再生装置及びホログラム記録再生方法 | |
| JP3890273B2 (ja) | 光学情報記録／再生方法及びその装置 | |
| JP2000338847A (ja) | ホログラム記録再生装置 | |
| JP2009223939A (ja) | 光再生装置及び光再生方法 | |
| JP4604138B2 (ja) | 光情報記録装置、記録方法、再生装置および再生方法 | |
| JP4631473B2 (ja) | ホログラム記録再生装置およびホログラム記録再生方法 | |
| US7542185B2 (en) | Holographic recording medium, holographic record erasing method, and holographic recording and reproducing apparatus | |
| JP2007114388A (ja) | ホログラム記録再生装置及びホログラム記録再生方法 | |
| EP2390731B1 (en) | Monocular holographic data storage system architecture | |
| JP4830989B2 (ja) | ホログラム記録装置、ホログラム再生装置、ホログラム記録方法及びホログラム再生方法 | |
| JP2004069771A (ja) | ホログラムシステム | |
| JP2001147634A (ja) | ホログラムの多重記録方法及びホログラム記録装置 | |
| KR100248743B1 (ko) | 볼륨 홀로그래픽 디지탈 데이터 저장 시스템의 공간 중첩 방법 | |
| KR100846573B1 (ko) | 광정보 처리장치와 광정보 처리방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051130 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081014 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081119 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090407 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090420 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120515 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |