JP4355449B2 - ホログラフィー記録媒体、好ましくは光カードに情報を記録するためのシステム、装置および方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、ホログラフィーによって記録媒体、好ましくは光カードにデータを記録し、そこからデータを読取るための方法および装置に関する。本発明はまた、本発明の方法と共に使用するための装置に関する。この装置はホログラフィー記録媒体、およびホログラフィー書込み／読取り光システムを使用する。該記録媒体は、好ましくは光カードである。それは薄いホログラフィー記録層を有し、そこでの情報の記録はフーリエホログラムとして保存されたデータページの形態にある。本発明は更に、ホログラフィー光記録媒体上に記録された情報を暗号化するための方法に関する。この方法において、情報は、異なった物理的および／または論理的記録位置に記録された離散した幾つかのホログラムの形態で記録される。データ組を含む各ホログラムおよびデータ組のシーケンスは、一緒になって記録された情報を構成する。
【０００２】
【発明の背景】
公知の光メモリーカードは、クレジットカード寸法の光カード上に略4〜6 MBのデータを提供し、また読取り／書込みユニットは、30〜10 kB/sのデータ転送速度を与える。書込み速度は、通常は読取り速度よりも遅い。
【０００３】
ホログラフィー記録はその固有の高いデータ密度で知られており、従って、データ保存カードにおける使用が示唆されてきた。ホログラムをデータ保存カードに組込むために多くの解決策が提案されてきたが、ホログラムは殆どが認証目的のために使用され、データ保存のためには使用されない。ホログラムを使用して、クレジットカード寸法のデータカードにデータを保存することには幾つかの問題が含まれる。第一に、殆どのホログラフィー技術は、記録または読出しの際に、ホログラムを保存する感光性媒体に両側から光照射することを必要とする。従って、ホログラムを保持する記録媒体、好ましくは光カードは、両側に光品質の表面をもたなければならず、また一定の厚さを有していなければならない。従来のプラスチックカードでこれらの要件に適合させることは困難である。第二に、データ保存の適用については、消去および再記録され得る記録媒体を使用することが望ましい。ホログラフィー記録に適した消去可能な光材料は非常に少なく、達成可能な信号／ノイズ比は比較的低く、高い露光エネルギーが必要とされる。第三に、毎回の読出し毎に、記録されたホログラムは僅かに消去されるであろう。記録されたホログラムの安定性を保証するためには、異なった読出しおよび書込み波長が必要とされるが、この場合にはホログラムの復元された画像がかなり歪むので、高密度保存は不可能である。
【０００４】
反射ホログラフィーの公知の方法は、DE 195 34 501 A1に開示されており、また「多重マイクロホログラムによる高密度ディスク保存」, SPIE Vol. 3109, pp.239-244の刊行物に開示されている。これらの解決方法では、反射ホログラムを作成することが示唆されている。ミラーから反射する物体波ビームが参照波ビームとして作用するように、記録相の際に記録層の下にミラーを適用することが示唆されている。それによって、参照波ビームのための別の光路は必要とされない。異なった形態の多重化によって、保存容量を増加することが示唆されている。ホログラムは、体積反射ホログラムとして復元される。この提案された解決策の欠点は、読出しの際にミラーを除去しなければならないことであり、そのために該システムは実際的な光記録システムには適さない。また、この方法を光カードと共に使用することは示唆されていない。
【０００５】
反射ホログラフィーのもう一つの形態が、米国特許第5,633,100号に開示されており、この特許は、体積反射ホログラムを形成するためのプロセスを教示している。この公知の解決策もまた、感光性媒体の反対側表面に入射する参照波ビームの使用を必要とするため、この解決策は光カードについては実際的でない。米国特許第4,888,260号は、体積相反射ホログラムを調製するためのもう一つの方法を開示している。ここでは、同じ記録媒体における軸を外れた(off-axes)第二のホログラムによって、体積相反射ホログラムが形成される。この方法は消去可能かつ再記録可能なホログラムを形成するためには適しておらず、また当該光システムは非常に複雑である。米国特許第5,710,645号は、かすり入射ホログラムを記録するための方法およびシステムを開示しており、これは、光カードのような薄いエッジ照射可能な形状を有する基板上に支持される。理論的には、このシステムはデータ保存に充分に使用できるであろうが、エッジ照射は、ホログラムを保持するカードの非常に特殊な機械特性および光特性を必要とする。
OPTICS LETTERS, vol. 17, no.17, September 1992, pages 1234-1236, New York, USに掲載された「光情報保存のための側鎖液晶ポリエステル」と題する文書は、異なる書込みおよび読取りレーザ波長と組合せた偏光ホログラフィー記録の可能性を述べている。しかし、この文書は波長の差により生じる歪みの問題に対処していない。
WO-A-97/02563の文書は、ホログラフィー記録のための光学システムを開示している。この公知のシステムはまた、異なる読み取りおよび書込み波長を用いたレーザを含んでいる。示唆されたデータ保存媒体は、厚い（50μm）ホログラフィー保存層を備えたカードである。異なる複数の形態のホログラフィーが示唆されているが、偏光ホログラフィーは述べられていない。書込みおよび読取り光学系は、従来の光学システムの変わりに、データを読み出すための検出器セルと組合せた導波構造を含んでいる。光学ヘッドは、記録されたホログラムによって直接に生じる強度調節を検出し、従って保存媒体と光学ヘッドとの間に画像化システムは存在しない。従って、波長歪みの問題には何等対処していない。他方、開示された複合導波ヘッドは、高価な音響光学素子および他の電子光学装置を備えおり、これらは非常に洗練された制御および電源システムを必要とする。この光学ヘッドは、現在の技術ではコスト効果的方法で製造することができない。
【０００６】
従って、本発明の目的は、反射ホログラフィーに基づくデータ保存のための方法およびシステムであって、ホログラムが数回、好ましくは無限サイクルの記録および消去が可能で、また書込みおよび読み出しの何れに際しても、ホログラムが一方の側のみからアクセスされることを必要とする方法およびシステムを提供することである。また、ホログラムは、製造が容易で且つ日常的な通常の磨耗に耐える光記録媒体、好ましくは光カードまたはディスクに保存されなければならない。即ち、この媒体は、従来のプラスチック製クレジットカードまたはフロッピーディスクと同様の処理を受ける。本発明の更なる目的は、読取り／書込み装置が比較的小さい単純かつ安価な光システムを含む場合の、データ保存のための方法およびシステムを提供することである。更なる目的は、高いデータ密度および高いデータ転送速度を保証すると共に、データの効率的コード化または暗号化を可能にすることにより、高い安全性を与える光記録媒体を提供することである。
【０００７】
【発明の概要】
本発明によれば、この目的は、ホログラフ書込み／読取り装置と、薄いホログラフ記録層を備えた記録媒体（好ましくは光カード）とを使用する方法によって達成される。このホログラフ記録媒体は、光ディスクまたは光テープの形態であることができる。「薄い」の用語は、層の厚さが光の波長のオーダーであること、および記録されるホログラムは従来の体積ホログラムとはみなせず、情報の記録は薄いフーリエホログラムとして保存されたデータページの形態であることを意味する。本発明によれば、書込み波長および読取り波長が異なり、更に、書込み波長および読取り波長の間の相違によって生じる歪みが読取りの際に補正される、反射透過および偏光ホログラフィーが用いられる。
【０００８】
反射透過ホログラフィーの使用は、本発明の記録法における重要な要件である。記録または読取りの際に、両側への照射または両側からのホログラムへのアクセスに含まれる問題を克服することが提案された。従って、以下では、反射透過ホログラフィーと称する反射ホログラフィーの形態を使用することが示唆される。本発明に従えば、このホログラフィー記録法において、記録層は比較的薄く、該記録層の下には反射層が存在する。ホログラムの読取りは透過モードで行なわれるが、透過した物体波は反射層で反射され、記録媒体を通って伝搬し、参照波が到達するのと同じ側に向けられる。
【０００９】
本発明に従えば、当該方法のために、キャリア基板、感光性のホログラフィー記録層、および前記キャリア基板と記録層との間の反射層を有する、メモリーカードのようなホログラフィー記録媒体を使用することが示唆される。本発明の記録媒体において、記録層は偏光感受性のポリマー材料であり、また該記録層の厚さは読取り光および／または記録光の波長の0.5〜2倍である。
【００１０】
当該方法は、記録媒体の保持および／または位置決め機構、可動式または固定式の読取りおよび書込み光学系を具備した、ホログラフィー記録媒体（好ましくは光カード）を書込みおよび読取るための装置を用いて実現され、その書込み光学系は偏光書込み光源、反射ビームおよび物体波ビームを分離および／または組合せるための偏光セレクタ手段、物体波ビーム調節手段、偏光波プレート、物体波ビームを記録層上に結像させための対物レンズを具備し、更に、前記読取り光学系は偏光読取り光源、前記参照波ビームおよび画像ビームを分離および／または組合せるための偏光手段および／または空間フィルタ手段、前記画像ビームを光検出器上に結像させるための光検出器および対物レンズを具備する。本発明による装置において、前記読取り光源の波長は前記書込み光源の波長とは異なり、また前記読取り光学系は、読取り光および書込み光の波長の相違によって生じる再生像の歪みを訂正するために、波長歪み訂正手段を具備する。
【００１１】
本発明はまた、ホログラフィー記録媒体、該ホログラフィー記録媒体のための読取り／書込み装置、特に本発明に従う記録媒体および読取り／書込み装置を備えたホログラフィーデータ保存システムをも含むものである。提案するシステムは、異なる読み取りおよび書込み波長を用いると共に、読取りおよび書込み波長の差により生じる歪みを補正するための歪み補正手段を用いた、反射透過および偏光ホログラムを利用する。
【００１２】
本発明によれば、光学的および／またはソフトウエア的手段により、波長歪みが補正される方法が提供される。最も好ましい実施例において、この補正は、適切に設計されたレンズシステムによって行われ、また、ホログラムは偏光記録の利点を用いて軸上(on-axis)ホログラムとして記録される。
【００１３】
記録および読取りは、偏光多重化および／または位相コードおよび／または回転多重化を用いて行われる。特に、いわゆる決定論的位相コード化多重化が予測され、これは容量を一桁増大することができ、また以下に示すようにデータの暗号化に寄与する。
【００１４】
本発明のホログラフィー記録媒体の特定の実施例において、反射層は、読取り波長に対して反射性であるか、または書込み波長に対して透過性もしくは吸収性である波長選択的なミラーである。この構成は、記録の感度を大きく改善する。
【００１５】
更なる実施例において、ホログラフィー媒体は1回書込み型または消去再書込み可能型のホログラフィー媒体、好ましくは側鎖ポリエステル（SCP）、最も好ましくはアゾベンゼンSCPである。アゾベンゼンSCPは、偏光ホログラフィーを使用して高密度のデータ保存の記録を可能にする新しいホログラフィー材料である。
【００１６】
有利なことに、本発明の装置の書込み光源の波長は400〜550 nmであり、読取り光源の波長は600〜700 nmである。このような光源は、レーザダイオードの形態で容易に入手可能であり、小さく且つ頑丈な光読取り／書込みシステムの構築を可能にする。高エネルギーレベルを与えるので、固体レーザのような他の光源もまた想定される。
【００１７】
最も好ましい実施例において、読取り光学系の波長歪み補正手段は非球面プラスチック対物レンズを含む。
【００１８】
読取り光学系および／または書込み光学系における物体波ビームおよび参照波ビームは共通の光軸を有し、また、反射参照波ビームを反射物体波ビームから分離するために、偏光波プレートおよび／またはビームストップと組合された偏光感受性のビームスプリッタが設けられる。これが可能なのは、示唆される偏光ホログラフィー技術が物体波ビームからの参照波ビームの分離を可能にし、また読出しSNRが高いからである。
【００１９】
有利には、偏光コード化手段、特に液晶空間光モジュレータ（LCSLM）が、参照波ビームの光路内に設けられる。これらの装置は、位相コード多重化の使用を可能にする。
【００２０】
読取り光学系および書込み光学系は、参照波ビームおよび物体波ビームを記録層上に結像させるために、また反射物体波ビームを読取り検出器上に結像させるために、共通の対物レンズを有するのが実際的かつ容易であることが分かった。それにより、光学システムをコンパクト且つ軽量にすることができ、位置決めシステムは更に単純化される。また、記録後の直接読出しが、特に如何なる遅延もなく可能である。
【００２１】
当該装置の特に好ましい実施例において、共通の対物レンズは波長歪みを補正するための非球面レンズであり、該非球面レンズの中央領域は、記録層上に書込み物体波ビームの焦点を結ばせると同時に、反射物体波ビームを検出器上に結像させるために読取り光源の波長に調節され、さらに、該レンズの環状領域は、反射ビームを検出器上に結像させるために読取り光源の波長に調節される。
【００２２】
本発明の光学システムの更に好ましい実施例において、ホログラフィー記録および読取り光学系は、多重化されたホログラムを読取りおよび／または書込むための手段を具備する。たとえば、決定論的位相コード化を使用することにより、ホログラムの情報密度は理論的に数倍増大する。実際的に実行可能なシステムでは、5倍から30倍の多重化が可能である。
【００２３】
本発明のホログラフィー記録方法および記録媒体の有利な性質を用いることにより、ホログラフィー光記録媒体上の記録された情報をコード化するための新規な方法を実施することが提案される。この方法は、光記録媒体、好ましくは光カード上の異なった物理的および／または論理的記録位置に記録された、幾つかの離散したホログラムおよび／またはサブホログラムの形態の情報を記録することを含む。これらのホログラムまたはサブホログラムはデータの組を含み、該データ組のシーケンスが一緒になって記録された情報を構成する。本発明の方法に従えば、このデータ組は記録位置のランダムなシーケンスで記録される。記録のシーケンスが容易に知れないときは、該データへのアクセスは効果的に阻止される。この方法は比較的少ない過剰メモリー容量しか必要とせず、同時に非常に効果的である。
【００２４】
情報が多重化されたホログラムで記録され、論理的記録位置が多重アドレスによって識別されることも想定される。最も好ましい実施例において、情報は位相コード多重化を使用した偏光ホログラフィーによって記録され、ここでは一つの物理的ホログラム体積が幾つかの位相コード化された多重化サブホログラムを含む。論理的記録位置は、位相コードアドレスによって識別される。
【００２５】
更に改善された実施では、第一のデータ組の位置が保存され、また後続のデータ組の位置が先のデータ組の中に保存される。特に、物理的位置は相互に指令されたシーケンスに従うが、この位相コードアドレスはランダムに変化することが予測される。それによって、読出しデータ速度は高レベルに維持することができるが、コード化は安全なままである。当該方法の選択可能な好ましい具体化において、データ組のランダムなシーケンスは保存および暗号化され、および／または権限のないユーザがアクセスできないようにされる。この後者の解決策は、データのより迅速な読出しを可能にする。
【００２６】
【発明を実施するための最良の形態】
以下に、添付の図面を参照して本発明を更に詳細に説明するが、添付の図面は例示のみの目的で、本発明による方法、装置およびシステムの好ましい実施例を光記録媒体と共に図示している。
【００２７】
図１は、本発明の光保存システムのブロック図を示している。ホログラフィー光保存システム１は、光記録媒体を含んでいる。該媒体は好ましくは光カード２であり、通常はカード位置決めユニット４上に固定される。光カードの代わりに、光ディスクまたは光テープもまた、本発明を実現するために適していることが強調されなければならない。光カード２には、カード読取り／書込み光学系３によって読取りおよび書込み（記録）がなされる。光記憶システム1の機能は主コントローラ5によって制御され、該コントローラは実際にはマイクロプロセッサであるる。この主コントローラ5は、データプロセッサ6および同期回路8を制御しており、更に、位置決めコントローラ9を制御している。また、主コントローラ5はインターフェース7に接続される。データ入力および出力はインターフェース7を通して行なわれ、データはデータプロセッサ6によって処理される。同期回路8は、読取り／書込み光学系３の読取り／書込み機能を、位置決めコントローラ9の位置決め機能と同期させる。
【００２８】
図２は、図１のホログラフィー読取り／書込み光学系３の光学システムを図示している。図２の実施例において、ホログラフィー読取り／書込み光学的3は、書込み光学系部分51および読取り光学系部分52を有している。これら二つの部分は完全に分離され、別々の移動システムを有していてもよいが、実際の実施例においては、この二つの部分は共通の位置決めシステムで移動される。もう一つの好ましい実施例において、書込み光学系部分51および読取り光学系部分52は固定され、また光カード2は、図１の位置決め機構4によって、光学系に対して相対的に位置決めされる（図７も参照のこと）。
【００２９】
書込み光学系部分51は、略532 nm付近の青緑可視光領域で動作する書込みレーザ20を具備している。この書込みレーザ20は、好ましくは半導体レーザであるが、他のタイプのレーザも適している。しかし、記録のために使用されるレーザは、充分なコヒーレンス長、即ち、物体波ビームと参照波ビームの間の光路差よりも長いコヒーレンス長を有していなければならない。書込みレーザ20のビームは、半波長プレート24、ビーム形成光学系22およびビームスプリッタ23を通して方向付けされる。ビーム形成光学系22は、レーザ20のガウス強度分布を公知の方法で方形分布に変換する。この変換の目的は、全体の物体空間、即ち物体SLM（空間光モジュレータ）25に均一な照明を与えることである。偏光ビームスプリッタ23は、このビームを、物体波ビーム15および参照波ビーム16に分離する。偏光ビームスプリッタ23の後、物体波ビーム15は図２の平面に対して横方向に偏光され、参照波ビーム16は平行に偏光される。参照波ビーム16は、参照SLM 26に向けて送られる。参照波ビーム16は参照SLM 26で反射され、それによって該偏光は横偏光に変化するであろう。この反射ビーム16は、更にビームスプリッタ23、もう一つの1/4波長プレート35を通して方向付けされ、対物レンズ27を通して光カード2の表面に照射されるが、これについては下記で述べる。1/4波長プレート35を通過した後、参照波ビーム16の線形偏光は円偏光に変化する。
【００３０】
ビームスプリッタを出た後、物体波ビーム15は横偏光で物体SLM 25を照射する。物体波ビーム15は、物体SLM 25からビームスプリッタ23および1/4波長プレート35を通り、光カード2に向けて後方に偏向される。物体SLM 25での反射によって、二回目にビームスプリッタ23に入り且つそこから出るときに、物体波ビーム15は平行に偏光される。直交線形偏光の物体波ビームは、1/4波長プレート35の後には直交円偏光に再び変換されるが、物体波ビーム15の回転方向は参照波ビーム16の回転方向とは逆である。最後に、物体ピーム15は同じ対物レンズ系27を通って光カード2の表面に落下する。即ち、参照波ビーム16および物体波ビーム15は、光カード2に対して共通の光軸を有する。この構成の光学システムは、軸上（on-axis）構成と称される。物体波ビーム15および参照波ビーム16は夫々、以下で述べるように、それらの空間光モジュレータ25および26によって調節される。SLM 25および26は、好ましくは1024×1024、または512×512の画素セグメントをもったLCD装置であり、個々のセグメントの光反射特性は、適切な回路（本発明ではデータ処理回路６）によって個別に制御することができる。物体SLM 25はデータでコード化されるのに対して、反射SLM 26は位相アドレスでコード化される。この実施例において、物体SLM 25は伝送される光の振幅（強度）を調節する装置であるが、本発明の装置に使用するために他のタイプのSLM装置も想定される。例えば、マトリックス偏光モジュレータも適用可能であり、ここでは偏光角度を制御することができる。以下で述べるように、反射SLM 26は偏光SLMであり、これは参照波ビーム16に位相遅延πを加えることができる。物体波ビーム15および参照波ビーム16は、適切な対物レンズ系、好ましくはフーリエ変換レンズ（ここではレンズ系27として記号化される）によって、光カード2上に結像される。SLM 25および26において、および光カード2の表面上での適切なビーム形状を得るために、今回は議論されない他の同様のレンズ、ダイアフラム、ミラー等を使用してもよいことが理解される。特に、物体波ビーム15および参照波ビーム16を光カード2の表面の定義された位置に焦点を結ばせるために、公知の焦点および追跡サーボ光学系および機構もまた予測される。
【００３１】
図２に示した読取り／書込み光学系3の実施例では、読取り光学系部分52を用いて、光カード2上のホログラムの検出が行なわれる。読取り光学系部分52は、書込み光学系51と同様に構成されているが、読取りレーザ21は赤色レーザである。この実施例における読取りレーザは、600〜700 nmの赤色可視光領域で動作し、また好ましくは他の半導体レーザもしくはLED、またはHe-Neレーザである。従って、波動プレート35'は、この読取りレーザの波長のために調整される。物体SLM 25の代わりに、CCD検出器29が存在する。ホログラムは適切な結像光学系、好ましくはフーリエ変換レンズ（個々では対物レンズ28で示される）を用いてCCD検出器20上に結像される。このCCD検出器29は、ホログラムに保存されているデータ（これは物体SLM25のビットマップ画像を含んでいる）を読出す。
【００３２】
記録された情報は、薄いフーリエホログラムとして保存されたデータページの形態にある。このことは、ホログラムを従来の体積ホログラムのように処理しなくてもよいことを意味する。しかし、ホログラムは充分に厚いため、その厚さを無視することはできない。本発明によるこれらホログラムは、回折パターンが、厚い格子について有効な所謂ブラック回折と、無限に薄い格子について有効な回折との間にある中間の場合に相当する。本発明において使用する層の厚さは特に300 nm〜3000 nmであり、このことは、得られる回折パターンはかなりの波長および角度選択性をもった有限の層厚についての回折パターンであるが、これらは厚いホログラムの選択性には達しないことを意味する。
【００３３】
本発明によれば、ホログラフィー記録は、反射透過ホログラフィーによって行なわれる。このホログラフィー記録の原理を、図４ａ―ｂを参照して説明する。図４ａ−ｂは、光カード２と、記録層33の下にある反射層32の断面を示している。記録層33は比較的薄く、また反射層32は読出し波長では光を反射するが、書込み波長では光を吸収する（或いは透過する）波長選択層である。記録に際しては（図４ａ参照）、参照波ビーム16と物体波ビーム15との間の偏光干渉パターンによって、カード2の記録層33にホログラム61が形成される。図４ａ−ｂでは、読取りプロセスをより良く説明するために、入射および反射参照波ビーム18，18'が相互に或る角度で示されているが、実際には入射および反射参照波ビームは実質的に平行であり、少なくとも例示される好ましい実施例では共通の光軸を有していることを指摘しておかなければならない。対照的に、物体波ビーム15，17および参照波ビーム18，18'は、やはり共通の軸を有しているが、実際には相互に小さい角度である。
【００３４】
読出しの際（図４ｂ参照）に、入射参照波ビーム18は物体波ビームを発生するが、これは元の書込み物体波ビーム15の情報内容を再生する。再生された物体波ビームは、通常は透過物体波ビーム19としてホログラム61から出る。しかし、この透過物体波ビーム19は反射層32で反射し、記録層33をもう一度通って伝搬し、反射物体波ビーム17として記録層から出る。勿論、参照波ビーム18も反射参照波ビーム18'として反射されるが、後者は、以下に示すように、これらビームの偏光特性および異なる回折を使用して反射物体波ビーム17から分離することができる。
【００３５】
上記で説明したように、本発明に従う反射透過ホログラフィープロセスにおいて、ホログラムの読出しは透過モードで行なわれるが、透過物体波は反射層で反射され、記録層を通って伝搬し、参照波が到達するのと同じ側で検出される。
【００３６】
本発明において利用されるホログラフィー記録プロセスは、いわゆる偏光ホログラフィーである。偏光ホログラフィー記録は、相互に直交する偏光を有する二つの平面波によって達成される。このタイプの記録において、得られた光フィールドは強度によっては調節されず、偏光によってのみ調節される。誘導された光異方性（2色性または副屈折）は、記録光フィールドの偏光調節に従って空間的に調節される。即ち、偏光ホログラフィー格子が記録される。偏光ホログラフィー格子を記録するための種々の可能性が知られている。回折効率（η）は偏光干渉パターンのタイプに依存し、これは偏光多重送信の基礎を形成する。これは、充分に大きな値の光誘導異方性において、振幅調整については25％以下、また位相調節については100％以下の高効率で、偏光格子を記録することが容易であるという事実に基づいている。二つの直交する円偏光波で記録が達成されるとき、ηは再生波の楕円率に強く依存する。楕円率を変化させることによって、ηは0からその最大値まで変化することができる。物体波および参照波が平行偏光を有するときは、通常の強度干渉パターンが生じる。即ち、光フィールド強度はサイン曲線的に調節される。二つの波動が相互に直交した偏光であるときは、得られた光フィールドの強度は一定であり、その偏光のみがそれらの間の位相シフトの変化に従って周期的かつ空間的に調節され、偏光干渉パターンを生じる。両方の干渉効果は、適切な材料を用いて記録すればよい。図２および図３に示した実施例の装置においては、両方の効果を利用することが想定される。好ましいバージョンにおいて、物体SLM 25は強度調節を提供するが、参照波ビーム16および物体波ビーム15もまた直角偏光されて読出しSNRを改善する。
【００３７】
光異方性材料におけるホログラフィー記録に際して、偏光干渉パターンは、空間的に調節された光異方性として記録される。本発明の方法の好ましい具体化では、所謂側鎖アゾベンゼンポリエステル（SCP）が使用される。記録プロセスにおいて、記録媒体の分子、例えばSCP化合物は入射光ビームの偏光に従って整列される。この書込みプロセスでは青または緑の光を利用し、またホログラムの読出しは赤色光を用いて行なわれる。例えばアゾベンゼンSCP材料中での記録プロセスは、Polymers for Advanced Technologies, Vol.7, pp.768-776における「光情報保存のための側鎖液晶ポリエステル」と題する刊行物に詳細に説明されており、これは本明細書の一部をなす参照として本願に含められる。ホログラフィー記録に適した同様の材料も知られており、有利に使用することができる。偏光ホログラフィーの原理は、Appl. Opt., Vol. 23, No.23, 1 December 1984, pp. 4309-4312における「偏光ホログラフィー 1.：可逆的な光誘導性複屈折性をもった新しい高効率有機材料」と題する刊行物、およびAppl. Opt., Vol. 23, No.24, 15 December 1984, pp. 4588-4591における「偏光ホログラフィー 2.：固有の複屈折性を有し、またはもたない光異方性材料中の偏光ホログラフィー格子」と題する刊行物に記載されている。これらもまた、本明細書の一部をなす参照として本願に含められる。偏光ホログラフィーの重要な特徴は、参照波ビーム16および反射物体波ビーム15が直角に偏向されるように選ばれれば、それらは偏光素子によって完全に分離され得ることである。これは、顕著な信号／ノイズ比（SNR）を生じる。図２に示すように、最初は楕円偏向した書込みレーザ20および読取りレーザ21のビームが、波動プレート35および偏光ビームスプリッタ23によって、平行に偏向した物体波ビーム15および横偏光した参照波ビーム16に変換される（参照平面は図2の平面である）。読出しの際に、反射物体波ビーム17は、変更手段および空間フィルター手段により、反射された参照波ビーム18'から分離される。この場合の偏光手段および空間フィルター手段は、半波長プレート30およびビームストップ36を含んでいる。反射された物体波ビーム17は、半波長プレート30を通過した後に横方向に偏光される。半波長プレート30の中心部分には、参照波ビーム18のための孔37が設けられている。検出器29の前にはビームストップ36が中央に配置されており、孔37を通過した反射参照波ビーム18'をフィルターし、ビームスプリッタ23'から検出器29に向けて部分的に反射する。ビームストップ36はまた、赤色レーザ21から直接来る参照波ビーム18をもフィルターする。しかし、書込み波長および読取り波長の相違に起因して、反射された物体波ビーム17は、ホログラフィーカード2上のホログラムから、参照波ビーム18'に対して小さい角度で回折される。この回折における小さな差が、反射物体波ビーム17を反射参照波ビーム18'から空間的フィルターすることを可能にする。以下に示すように、対物レンズ28は、反射物体波ビーム17を反射参照波ビーム18'から空間的に分離して維持するが、同時に、それは反射物体波ビーム17を検出器29の周辺部分に結像させて、物体波ビーム17に対する画像補正を与えるであろう。
【００３８】
反射透過記録法と共に偏光技術を使用すれば、回折効率もまた増大することに留意しなければならない。これは、反射層32のインターフェース層上で、偏光した参照波ビームがπだけ位相シフトするという事実によるものである。それは、円偏光したビームでは回転の方向が反対に変化するが、同時に該ビームの伝搬方向も反転することを意味するであろう。その結果、記録層を通して逆に伝搬するときに、ビームは同じ方向で回折するであろう。
【００３９】
図２に戻ると、赤色対物レンズ28は、読出しの歪みを補正するように設計される。この歪みは、レーザ20とレーザ21との間の波長の差から生じるものである。光学システムの軸上構成のために歪みは軸対照であり、従って、それらは対物レンズ28として作用する適切に設計された非球面レンズによって補正され得るであろう。この歪みは中心の光線についてはそれほど顕著ではなく、画像空間の縁部に近い光線についてはより顕著である。読出し光学系52における中心光線は参照波ビーム18について反転されるので、対物レンズ28の周辺部分は、物体波ビーム17だけに対して調節される必要がある。
【００４０】
図４ａ−ｂは、光記録媒体の概略断面図である。ここでの記録媒体は、本発明の光保存システムに使用される光カード2である。この光カード2は、適切なプラスチック材料、例えばポリカーボネートまたはPVC製の、比較的厚い（0.5〜1 mm）プラスチックベースのプレート31を有している。100 nmの適切な厚さをもった波長選択的反射層32が、真空蒸着、スパッタリングまたは他の適切な方法でベースプレート31上にコーティングされる。反射層32の目的は、読出しの際に記録層33を横切る物体波ビームを反射することである。従って、反射層32は読出し波長を反射するものでなければないが、有利には、書込み波長に対しては非反射性であるべきである。書込みの際に、参照波ビーム16および物体波ビーム15の反射から生じる干渉を乱さないように、書込みビームの反射を抑制するのが望ましい。反射層32の上の記録層33は、保護層34によって機械的および化学的影響から保護される。
【００４１】
図５は、記録側から、即ち保護層34の側から見た光カード2の頂面図である。光カードの両側に保存表面を設けるための方法は存在しないが、実際には一方の側だけがデータの記録に使用され、他方の側には、肉眼で読取れる書込まれた情報、即ち、光カードの種類に関する短い情報テキストが与えられる。光カード2に対する記録は非常に小さいホログラム61の形態で行われ、夫々は正方形で略0.8×0.8 mm²の寸法である。図５には、幾つかの他のホログラム61i、61j、61kが示されており、それらは全てホログラム61と同じ構造を有している。ホログラム61は相互に略2000ミクロンだけ離間しており、それらの間には位置決めマーカ62および63が存在し、最後に識別マーカ64が存在する。一組のマーカ62は、読取り／書込み光学系をＸ方向で位置決めするために使用されるのに対して、他の組のマーカ63はＹ方向に整列させるために使用される。識別マーカ64は、光カード2上でのホログラム62の位置に関する情報を含むことができ、またホログラム62の種類に関する情報を含んでいてもよい。
【００４２】
図３は、図２に提示した本発明の書込み／読取り光学系の変形バージョンを示している。この光学システムは、書込み光学系部分51および読取り光学系部分52を共通のユニットの中に組合せたものである。基本構成は、書込み光学系51の全ての要素を含んでおり、また書込み物体波ビームおよび書込み参照波ビームの光路は原理的に同じである。従って、図３の組合された読取り／書込み光学系は、532 nm付近の青／緑可視光領域で動作する書込みレーザ20を含んでいる。読取りレーザは略630 nmの赤色可視光領域で動作し、好ましくはもう一つの半導体レーザもしくはLED、またはHe-Neレーザである。書込みレーザ20のビームは、半波長プレート24、ビーム形成光学系22およびビームスプリッタ23を通して方向付けされる。読取りレーザ21の光は、中立ビームスプリッタ41を通して光学システムの中に挿入される。ビーム形成光学系22および22'は、レーザ20および20'のガウス強度分布を方形分布に変換する。書込みの際に、ビームスプリッタ23は、該ビームを物体波ビーム15および参照波ビーム16に分離する。参照波ビーム16は、ビームスプリッタ41を通して参照SLM 26に向けて送られる。参照波ビーム16は参照SLM 26 から反射され、ビームスプリッタ41、ビームスプリッタ23および1/4波長プレート45を通って逆行し、以下で述べる対物レンズシステム47を通って光カード2の表面に落下する。参照波ビーム16の光路内に中立ビームスプリッタ41を挿入したことにより生じる遅延を補償することが必要である。従って、合体された読取り／書込み光学系3に、追加の素子を加えなければならない。これは、物体波ビーム18の光路内に必要な遅延を与える補償ブロック43である。なお、図3の実施例の1/4波長プレート45を電気的に制御して、それを書込みまたは読み取りビームの波長に調節できることに留意しなければならない。或いは、1/4波長プレート45を読取りレーザまたは書込みレーザの波長に調節してもよく、また波長の差から生じるノイズは無視し、または適切な手段で抑制してもよい。
【００４３】
ビームスプリッタ23の後、物体波ビーム15は補償ブロック43を通って物体SLM 25 に落下する。物体波ビーム15は物体SLM 25で反射されて、補償ブロック43、ビームスプリッタ23、および1/4波長プレート45を通って光カード2に向かう。参照波ビーム16および物体波ビーム15が光カード2への、および該カードからの共通の光軸を有するように、物体波ビーム15は同じ対物レンズ47を通って光カード2の表面に落下する。従って、組合された読取り／書込み光学系3はまた、軸上構成で組み立てられる。物体波ビーム15および参照波ビーム16は、別々の読取りおよび書込み光学系52および51を用いる場合と同様に、それらの夫々の空間光モジュレータ26および25によって調節される。物体波ビーム15および参照波ビーム16は、対物レンズシステム47によって光カード2上で結像される。SLM 26および25、並びに光カード2の表面において適切なビーム形状を得るために、レンズ、ダイアフラム、ミラー等のような他の光学部品等を使用してもよい。対物レンズシステム47の機能については、図６ａ−ｂを参照して詳細に説明する。
【００４４】
図３に戻ると、ホログラムの読出しは読取りレーザ21で行われる。読み取りレーザ21のビームは、中立ビームスプリッタ41を介して光学系に結合され、参照SLM 26に向かって反射される。参照SLM 26からは参照波ビーム18が反射され、中立ピームスプリッタ41、偏光ビームスプリッタ23、1/4波長プレート45および書込みにも使用される同じ対物レンズ47を通して光カードに向かう。
【００４５】
入射した参照波ビーム18は光カード2上のホログラム上で回折し、反射物体波ビーム19が生じる。光カード2上のホログラムの検出は、CCD検出器29で行われる。反射物体波ビーム17は、中立ビームスプリッタ41によりCCD検出器29に向けて反射される。読出しに際し、電気的に制御可能な波動プレート45は読取りレーザ21の波長に調節される。図２に示した光システムの場合のように、反射物体波ビーム17は反射参照波ビームから分離されるが、この場合には空間フィルタのみが用いられる。空間フィルタは、検出器29の中心領域の前に配置されたビームストップ36によって達成される。
【００４６】
図６ａ−ｂを参照すると、好ましい実施例に従う波長歪み補正手段の原理が示されている。図２および図３の実施例において、波長歪み補正手段は対物レンズシステム28および対物レンズシステム47によって具体化されている。対物レンズシステム28および47の機能を、図3と同様の光学器具の単純化した概略図である図６ａを参照して説明する。図３の対物レンズシステム47は、一以上の非球面プラスチックレンズまたは非球面ガラスレンズからなっている。少なくとも一つの非球面レンズ48は、その有効口径の中に、中央領域49および環状領域50を有している。中央領域49および環状領域50を備えた有効口径が図６ｂに示されている。図６ａに示すように、記録に際し、物体波ビーム15の有用な断面は環状領域50を通過するのに対して、参照波ビーム16は中央領域49のみを通過する。読出しに際して、読取り参照波ビーム18は中央領域49に限定されるが、反射透過ビーム、即ち、反射物体波ビーム17はその波長が長いので、より大きな角度で回折するであろう。従って、反射物体波ビームの小さな部分が中央領域49を通過し、残りの大きな部分は環状領域50を通過するであろう。従って、環状領域50は、反射物体波ビーム17の波長歪みを補償し、CCD検出器29上にホログラム61の歪みのない画像をに与えるような形状である。中央領域49の形状は、読取り波長および書込み波長の両方に対して、参照波ビーム16および18のために許容可能な結像を与えるように形成される。勿論、これは理想的な結像のための最適なレンズ形状の間の妥協であり、従って両方のビームには小さい範囲のひずみが残るであろう。しかし、中央領域での入射角度は環状領域50におけるよりも小さいから、この歪みは許容できるものであろう。
【００４７】
参照SLM 26 は、図3の組合された光学系3においても、また図２の別々の読取りおよび書込み光学系部分52および51においても同様に、ミラーで置き換えてもよい。参照SLM 26の目的は、決定論的位相コード化を使用して、いわゆる多重化の可能性を許容することである。この方法は、Opt. Comm. 85 (1991), pp.171-176における「決定論的位相コード化を使用した体積ホログラム多重化」と題する刊行物に記載されている。この多重化方法においては、液晶空間光モジュレータ（LCSLM）（本件の場合の参照SLM 26）が参照波ビームの途中に配置される。参照SLM 26の夫々の画素は、二つの位置に切り替えられる。即ち、それは入って来るビームの位相にπを加えるか、または位相を未変化のまま残す。この方法において、異なる参照波面が形成され得る。所定の参照波ビームのための調節可能な位相の組は、対応する目的物のアドレスを表す。再生プロセスの際に、所定の参照波ビームは、それ自身の対応する目的物ビームを再生するだけであるが、検出された信号強度は低いであろう。一つの物理的ホログラム内の独立に記録可能なサブホログラムの数は、異なった位相アドレスの数に等しい。勿論、信号強度の減少のために、記録されたサブホログラムのSNRもまた減少するから、多重化には実際的な限界がある。多重化のための条件は厚いホログラムの方が良好であるが、ホログラムが厚いと、読取りおよび書込み波長の差が物体空間の縁部においてより大きな歪みを生じることに留意しなければならない。
【００４８】
位相コード多重化技術は、薄いホログラムについても充分に働くことが明らかになった。多重化されたホログラムの数は、LCSLMの画素数を増大することによって増大させることができる。クロストークを最小にするためには異なる位相コードを調べなければならず、最小のクロストークのものを実際の目的のために選択すればよい。多重化されるサブホログラムの最大数を限定する主要な因子は、LXSLM画素の回折制限スポット寸法である。実際に達成可能な多重化されるサブホログラムの数は、略5〜30である。
【００４９】
光学設備は軸上構成ではないが、参照および物体波ビームが相互に或る角度にあるならば、上記の位相コード化以外に、いわゆる偏光多重化技術を使用してもよい。二つの直交する円偏光波で記録する場合については、回折効率は再生波の偏光、特にその楕円率に強く依存することが知られている。読出し波の楕円率をλ/4プレートで制御することが可能である。再生波の偏光が記録の際の参照波のそれと一致し、且つ直交偏光においてゼロに落ちるときは、回折効率ηの+1オーダーの最大値が達成される。同時に、-1オーダーのηの変化が90°シフトされた同様の関係によって記述される；ηがその+1オーダー、-1オーダーの最大値にあるとき、それはゼロに等しく、逆もまた同様である。従って、偏光多重化法は次の通りである。
左偏波円偏光参照波ビームを用いて第一の露光を行う（「Ａ」ホログラム）
・右偏波円偏光参照波ビームを用いて第二の露光を行う（「Ｂ」ホログラム）
・左偏波円偏光読出しビームを用いるときは、
「Ａ」ホログラムの回折効率は最大になるであろう
「Ｂ」ホログラムの回折効率は最小になるであろう
「Ａ」ホログラムが再生される一方
「Ｂ」ホログラムの重なりは最小になるであろう。
【００５０】
・右偏波円偏光読出しビームを使用するときは、
「Ｂ」ホログラムが再生される一方、「Ａ」ホログラムの重なりは最小限に
なるであろう。
【００５１】
従って、記録ビームの偏光に対するηの感受性は、記録の情報容量を２倍にすることを可能にする。本発明の光記録方法において、偏光多重化は、決定論的位相コード化多重化と組み合わせることができる。SLM 26の適切な位相コード化は、データプロセッサ6によって制御される。本発明の情報保存法を使用する実際のシステムにおいては、5〜30倍の位相多重化が想定される。偏光多重化は、物体波ビームおよび参照波ビームの偏光面を回転させるための追加の光学的または器械的要素、および偏光素子を必要とする。このようなシステムも実施可能ではあるが、多くの機械的および光学的素子を含めることによって、当該システムは図示の好ましい実施例よりも複雑になる。理論上は波長多重化も可能であるが、書込みおよび読取り波長に対するSPC材料の固有の感受性によって、この解決策は実施不能である。
【００５２】
更なる可能性は、回転多重化を使用すること、即ち、オブジェクトSLMが参照波ビームおよび光カード上のホログラムにより定義される軸の周りを回転するかのように、幾つかのオブジェクトSLM領域を光システムに旨く結合させることである。オブジェクトSLMの真の機械的回転または変位もまた可能である。
【００５３】
図７は、本発明の光学システム１の可能な機械的構成の概略図である。
光学システム１は二つの主要な機械的部品、即ち、読取り／書込み光学系３およびカード位置決め機構４を有する。読取り／書込み光学系3は、ホログラフィー読取り／記録光学系および精密サーボを含んでいる。カード位置決め機構は、X-モータ58、好ましくはステップモータによって移動されるＸ方向移動シャーシ55を含んでいる。このシャーシ55は、ベース56に対してレール上を動く。シャーシ55内には、Y-モータ57によって駆動されるＹ方向移動シャーシ59が配置されている。読取り／書込み光学系３に対する光カードの位置決めを与えるために、他の解決策もまた等しく適していることが理解される。例えば、移動機構は、光カード2を固定したまま読取り／書込み光学系３を移動するように設けてもよい。また、カード位置決め機構は光カード2の安定な固定を行うだけで、外部ユーザがカードをカード読取り装置内に挿入し、読取りおよび／または書込みの後に、カード位置決め機構が光カードを排出するようにしてもよい。
【００５４】
最後に、図８は、本発明による層に似使用する光学システムの更なる実施例を示している。図８の光学装置は、図２に提示したのと同様である。即ち、これもまた、別々の書込み光学系部分51および読み取り光学系部分52を備えた光学ヘッドである。図２に示した装置と比較した主な相違は、読取り光学系部分52にある。ここでは、偏光ビームスプリッタ23'が中立ビームスプリッタ41で置換されている。図２の半波長プレート30は省略され、反射参照波ビーム18'の分離は空間フィルタのみ、即ち、参照物体波ビーム17と反射参照波ビーム18との回折における差を利用して、ビームストップ36によって行われる。この解決策は、より少ない偏光素子しか必要としない利点を有しているが、同時に検出器29上の光強度が低くなり、低いSNRに導く可能性がある。
【００５５】
本発明において概説した原理に基づく光情報保存システムは、入手可能な光カードと比較して非常に有利なパラメータを有している。256×256ビットマップ画素解像度および1024×1024の実像画素解像度、4倍多重化では、クレジットカード寸法の光カードのデータ容量は充分に100Mバイトに達する。非現実的ではない1秒間に４ホログラムの読出しを仮定すれば、100 kByte/sのデータ転送速度を達成することができる。
【００５６】
波長歪み補正手段は、当該システム中の他の素子によって実現してもよいことに留意しなければならない。特に、高解像度CCD検出器29を利用し、CCD検出器29上の画像を解析する適切なソフトウエアによって歪み補正を行うことも予測される。この仕事はデータプロセッサ6によって行うことができるが、特別の専用プロセッサユニットの使用も想定される。
【００５７】
データプロセッサ6または他のコード化ユニットを、ホログラフィー光カード2上に記録された情報をコード化するために有利に使用することができる。ホログラフィー記録は、従来の磁気または他のタイプの光カードに比較して、本質的に安全性が高い。本発明に従って、我々は、図5を参照して説明するコード化方法を実施するために、ホログラフィー記録の有利な性質を使用することを提案する。
【００５８】
上記で示したように、本発明の好ましい記録モードにおいて、情報は、光カード上の異なる物理的および／または論理的記録位置に記録された幾つかの別個のホログラムまたはサブホログラムの形態にある。これらの異なる位置は、ホログラム61i、61j、および61kによって暗号化される。これらホログラムはデータの組を含み、ここでデータ組のシーケンスは一緒になって記録された情報を構成する。例えば、特定のファイルの情報内容を再生するために、ホログラムは、61j、61k、61Iの順序で読まれるべきである。このホログラム位置の順序またはシーケンスはランダムに決定される。即ち、ホログラムに含まれるデータの組は、記録位置のランダムなシーケンスで記録される。「ランダム」の用語は、擬ランダム順序、または秘密の予め定められた自明でないシーケンスを意味し得ることに留意しなければならない。
【００５９】
図５には物理的記録位置のランダムなシーケンスが示されているが、このランダムな位置はまた、ランダムな論理位置であってよいことが強調されなければならない。高い書込みおよび読出し速度を維持するためには、一つの記録位置からもう一つの記録位置への、カード2または読取り／書込み光学系3の迅速な機械的再位置決めが問題を起こさないように、物理的位置は、記録または読取りの際の本来の順序であるべきであることが想定される。後者の場合に、位置のランダム化は論理位置においてのみ行われ、物理位置は整列される。情報が多重化ホログラムで記録されれば、夫々の多重化は多重化アドレスを表す。この場合に、論理的記録位置は多重化アドレスによって識別すればよい。光カードおよび読取り／書込み光学系３の提案された実施例において、情報は、位相コード多重化を使用する偏光ホログラフィーにより記録される。それによって、一つの物理的ホログラム体積は、幾つか（多分、30程度）の位相コード多重化サブホログラムを含み、各サブホログラムは一つのデータ組を含む。この場合、一つのホログラム61内のデータ組の論理的記録位置は位相コードアドレスnによって識別され、ここでnは整数、典型的には1〜30の整数である。ホログラム61iにおけるn番目のデータ組の位置識別子は、61i/nと記述することができる
データは次の方法で記録され、読取られる。
【００６０】
最初のデータセットは識別子61j/nを用いて記録される。この位置の識別子は、カード2のディレクトリーに保存され、権限を付与された人物のみが該識別子を読み取ることを可能にするように暗号化される。その後、次のデータセットが位置61j+1/p、61j+2/q、61j+3/r、61j+4/s等に記録される。物理的位置61j、61j+1、61j+2、61j+3、61j+4は、光カード2上の同じ行または列において相互に続くホログラムを表す。系列n、p、q、r、s等は、ランダムなシーケンスを表す。物理的ホログラム61jが同じままであれば、全てのサブホログラム61j/1〜61j/100が記録されるまで、論理位置61j/n、61j+1/p、61j+2/q、61j+3/r、61j+4/s等のみがランダムなシーケンスで記録される。次いで、次の物理的ホログラム61j+1、或いはランダムに選択された物理的ホログラム61kにおいて記録が継続される。
【００６１】
後続のデータ組の位置識別子は、先のデータ組の中に保存される。上記の例では、サブホログラム61j/nのデータ組の中に識別子61j+1/pが保存され、またサブホログラム61j+1/pのデータ組の中に識別子61j+2/qが保存される。
【００６２】
データ組の位置のランダムシーケンスを一緒に、光カード2のディレクトリーエリアに保存することも可能である。この場合、全体のシーケンスは暗号化され、および／または権限のないユーザがアクセスできないように作成される。このランダムシーケンスへのアクセスは、例えばPINコードを用いて可能にされる。
【００６３】
添付の図面の特定の実施例を参照して本発明を示してきたが、他の有利な実施例が当業者によって実現される可能性がある。明らかに、ホログラム読取り手段は光ディスクまたは光テープの形態で行うこともできるであろうし、光記録装置は、光カード2の位置決めのために使用される機構の代わりに、適切なディスクまたはテープの位置決めおよび回転／巻取り機構に従って変形されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、光保存システムの機能的ブロックを示す概略図である。
【図２】 図２は、本発明の好ましい実施例によるシステムおよび装置の、ホログラフィー読取り／書込み光学系を示す概略図である。
【図３】 図１は、本発明のもう一つの好ましい実施例によるシステムおよび装置の、ホログラフィー読み取り／書込み光学系を示す概略図である。
【図４ａ】 図４ａは、本発明の光学系に利用される光記録媒体（この場合は光カード）を示し、また本発明によるホログラフィー記録方法の原理を示す概略断面図である。
【図４ｂ】 図４ｂは、本発明の光学系に利用される光記録媒体（この場合は光カード）を示し、また本発明によるホログラフィー記録方法の原理を示す概略断面図である。
【図５】 図５は、本発明の光カード上のデータのレイアウトを示しており、また情報をコード化するために使用する方法を図示している。
【図６ａ】 図６ａは、図３の読取り／書込み光学系における、波長歪みを訂正する手段を示す側面図である。
【図６ｂ】 図６ｂは、図３の読取り／書込み光学系における、波長歪みを訂正する手段を示す平面図である。
【図７】 図７は、本発明による装置の機械的位置決めシステムを示す概略図である。。
【図８】 図８は、本発明の変形例によるシステムおよび装置のホログラフィー読み取り／書込み光学系を示す概略図である。

Claims (14)

1. 読取りおよび記録光の波長オーダーの厚さのホログラフィー記録層（33）を供えたホログラフィー記録媒体、好ましくは光カード（2）、および該記録媒体のためのホログラフィー書込み／読取り装置（1）を使用して、記録媒体（2）上でデータを記録および読取るための方法であって：
   前記情報の記録は薄いフーリエホログラムとして保存されたデータページの形態であり、
   異なる書込み波長および読取り波長を用いた反射透過および偏光ホログラフィーが使用され、
   読取りの際に、書込み波長と読取り波長との間の差によって生じた読出しチャンネルにおける歪みを補正することを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記波長歪みは光学的および／またはソフトウエア的手段によって補正される方法。
3. 請求項１または２に記載の方法であって、前記ホログラム（61）は軸上ホログラムとして記録される方法。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の方法であって、前記記録および読取りは、偏光多重化および／または位相コードおよび／または回転多重化を用いて行われる方法。
5. ホログラフィー記録媒体、好ましくは光カード（2）の書込みおよび読取りのための装置であって：
   記録媒体の保持および／または位置決め機構（4）、可動式または固定式の読取り光学系および書込み光学系（3）を有し、
   前記書込み光学系は、偏光書込み光源（20）、参照波ビーム(16)および物体波ビーム(15)を分離および／または結合するための偏光選択手段（23）、物体波ビーム調節手段（25）、偏光波プレート（24，35）、記録層上に前記物体波ビームを結像させるための対物レンズ（27，47）を具備し、更に前記読取り光学系は、偏光読取り光源（21）、参照波ビーム(18)および反射された物体波ビーム(17)を分離および／または結合させるための偏光セレクタ手段（23'）および／または空間フィルタ手段、光検出器（29）、および光検出器（29）上に前記反射された物体波ビーム(17)を結像させるための対物レンズ（28，47）を具備し、
   前記偏光読取り光源（21）の波長は前記偏光書込み光源（20）の波長とは異なることと、
   前記読取り光学系は、前記偏光読取り光源（21）の光および前記偏光書込み光源（20）の光の波長の差によって生じる再生画像の歪みを補正するための波長歪み補正手段を具備することとを特徴とする装置。
6. 請求項５に記載の装置であって、前記偏光書込み光源（20）の光の波長が400〜550 nmであり、前記偏光読取り光源（21）の光の波長が600〜700 nmである装置。
7. 請求項５または６に記載の装置であって、前記読取り光学系の波長歪み補正手段は非球面プラスチック対物レンズ（48）を含む装置。
8. 請求項５〜７に記載の装置であって、前記読取り光学系における前記反射された物体波ビーム(17)および前記参照波ビーム(18)と、前記書込み光学系における前記物体波ビーム(15)および前記参照波ビーム(16)は共通の光軸を有し、また前記偏光セレクタ手段（23'）は、前記反射された物体波ビーム（17）から反射された前記参照波ビーム（18'）を分離するための偏光ビームスプリッタ（23）および／またはビームストップ（36）を含む空間フィルタ手段を具備する装置。
9. 請求項５〜８の何れか１項に記載の装置であって、偏光コード化手段（26）が前記参照波ビーム（18）の光路内に設けられる装置。
10. 請求項９に記載の装置であって、前記偏光コード化手段はLCSLMを具備する装置。
11. 請求項７〜１０の何れか１項に記載の装置であって、前記読取り光学系および書込み光学系は、前記参照波ビーム(16)および前記物体波ビーム（15）を記録層上に結像させ、また前記反射された物体波ビーム（17）を前記光検出器（29）上に結像させるための共通の対物レンズ（47）を有する装置。
12. 請求項１１に記載の装置であって、前記共通の対物レンズは波長歪みを補正するための非球面レンズ（48）であり、該非球面レンズ（48）はその有効口径内に中央領域（49）および環状領域（50）を有し、前記非球面レンズの中央領域（49）は、前記物体波ビーム（15）を前記記録層（33）上に焦点を結ばせるために前記偏光書込み光源（20）の波長に調節されると同時に、前記反射された物体波ビーム（17）を前記検出器（29）上に結像させるために前記偏光読取り光源（21）の波長に調節され、更に、前記非球面レンズ（48）の環状領域（50）は、前記反射された物体波ビーム（17）を前記検出器上に結像させるために前記偏光読取り光源（21）の波長に調節される装置。
13. ホログラフィー記録媒体（2）および該ホログラフィー記録媒体（2）のための読取り／書込み装置（3）を備え、
    キャリア基板（31）と、所定の波長を有する読取りおよび／または記録光に対して感受性のホログラフィー記録層（33）と、前記キャリア基板（31）と記録層（33）の間にある反射層（32）とを有するホログラフィー記録媒体、好ましくは光カード（2）であって、前記記録層（33）は偏光感受性のポリマー材料であり、前記記録層（33）の厚さは前記読取り光および／または記録光の波長の0.5〜2倍である記録媒体と、
    請求項５に記載の読取り／書き込み装置を備えたホログラフィーデータ保存システムであって：
    異なった読み取りおよび書込み波長での反射透過および偏光ホログラムと共に、読取りおよび書込み波長の間の差によって生じる歪みを補正するための歪み補正手段（47）を利用することを特徴とする保存システム。
14. 請求項１３に記載のシステムであって、データ保存容量が、偏光および／または位相コードおよび／または回転多重化によって倍化されるシステム。

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