JP4369743B2 - ホログラフィック多重記録方法、これを用いたホログラフィック記録装置及びホログラフィック記録媒体 - Google Patents

ホログラフィック多重記録方法、これを用いたホログラフィック記録装置及びホログラフィック記録媒体 Download PDF

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Description

本発明は、ホログラフィック多重記録方法、これを用いたホログラフィック記録装置及びホログラフィック記録媒体に関する。
図４に示されるように、従来、ホログラフィック記録方法の一つとして、ホログラフィック記録媒体２の記録層２Ａに対する物体光４の入射角度を一定とする一方で、参照光６の入射角度を変調するようにした角度多重方式のホログラフィック多重記録方法等が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
ところで、このような角度多重記録においては、記録材料の同一領域に多数のホログラムを多重化するため、多重化記録が進むにつれて記録の露光量を段階的に増加させる必要があり、記録材料への記録履歴や残留ダイナミックレンジに応じて記録の露光量を制御する「記録のスケジューリング」が行われる。
この「記録のスケジューリング」について、図５を用いて更に詳細に説明する。なお、図５は、ホログラフィック記録媒体２に対する露光量、屈折率変調度及び記録感度の関係を示したものであり、ホログラフィック記録媒体２における感光材料の最大屈折率変調度をｎ１とすると共に、屈折率変調度及び記録感度は共に最大値が１となるように規格化されている。
例えば、Ｎ枚のデータページを角度多重記録する場合には、最大屈折率変調度ｎ１をＮ等分し、データページ当たりの屈折率変調度ｎ１／Ｎを一定にするようにする。ところが、多重化記録が進むにつれて感光材料中の感光成分が減少し、レーザ光に対する感光効率（記録感度）が低下するため、屈折率変調度と露光時間ｔは非線形の関係を示す。従って、データページ当たりの屈折率変調度ｎ１／Ｎを一定にするためには、データページ毎に露光時間ｔを変化させて露光量Ｅ（ｔ）を段階的に増加させる必要がある。
特開２００３−１７８４６０号公報
このように、従来の記録のスケジューリングにおいては、レーザ光の露光時間ｔを変化させる必要があったため、制御が複雑化し易い上に、記録に要する時間がデータページ毎に変化し、記録のデータレートが不規則になってしまうといった問題点があった。
又、ホログラフィック記録においては記録時の微小な振動やシンチレーションが干渉縞にボケ（記録ムラ）を与えてしまうといった問題があるが、データページ毎に露光時間ｔが異なると、このようなボケの影響が不均一となり、良好なデータ再生の障害になってしまうといった問題点もあった。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、記録のデータレートを一定にすることができ、且つ、振動等に伴う記録ムラを均一化することができるホログラフィック多重記録方法、これを用いたホログラフィック記録装置及びホログラフィック記録媒体を提供することを目的とする。
本発明の発明者は、鋭意研究の結果、記録のデータレートを一定にすることができ、且つ、振動等に伴う記録ムラを均一化することができるホログラフィック多重記録方法、これを用いたホログラフィック記録装置及びホログラフィック記録媒体を見出した。
即ち、次のような本発明により、上記目的を達成することができる。
（１）レーザ光を分岐した物体光と参照光との干渉縞により、情報をホログラムとしてホログラフィック記録媒体に多重記録する方法であって、前記情報の多重記録過程において、前記レーザ光のデータページあたりの露光時間及びレーザ出力パワーを一定とし、且つ、前記物体光を強度変調するための画素を複数有してなる空間光変調器を用い、前記ホログラフィック記録媒体の記録感度の減少に応じて前記情報の１ビットに割り当てる前記空間光変調器の画素数を増加させるようにしたことを特徴とするホログラフィック多重記録方法。
（２）前記情報の１ビットに割り当てる前記空間光変調器の画素の配列を正方格子状としたことを特徴とする前記（１）記載のホログラフィック多重記録方法。
（３）前記ホログラフィック記録媒体の記録感度が、該記録感度の初期値の１／Ｎ２（Ｎは２以上の整数）以下に減少した時に、前記情報の１ビットに割り当てる前記空間光変調器の画素数をＮ２個に増加させるようにしたことを特徴とする前記（１）又は（２）記載のホログラフィック多重記録方法。
（４）レーザ光を分岐した物体光と参照光との干渉縞により、情報をホログラムとしてホログラフィック記録媒体に多重記録するようにしたホログラフィック記録装置であって、前記物体光を強度変調するための画素を複数有してなる空間光変調器を有してなり、前記情報の多重記録過程において、前記レーザ光のデータページあたりの露光時間及びレーザ出力パワーを一定とし、且つ、前記ホログラフィック記録媒体の記録感度の減少に応じて前記情報の１ビットに割り当てる前記空間光変調器の画素数を増加可能としたことを特徴とするホログラフィック記録装置。
（５）前記情報の１ビットに割り当てる前記空間光変調器の画素の配列を正方格子状としたことを特徴とする前記（４）記載のホログラフィック記録装置。
（６）前記ホログラフィック記録媒体の記録感度が、該記録感度の初期値の１／Ｎ２（Ｎは２以上の整数）以下に減少した時に、前記情報の１ビットに割り当てる前記空間光変調器の画素数をＮ２個に増加させるようにしたことを特徴とする前記（４）又は（５）記載のホログラフィック記録装置。
（７）レーザ光を分岐した物体光と参照光との干渉縞により、情報がホログラムとして多重記録されるホログラフィック記録媒体であって、前記レーザ光の露光時間及びレーザ出力パワーを一定とし、且つ、前記物体光を強度変調するための画素を複数有してなる空間光変調器を用い、前記ホログラフィック記録媒体の記録感度の減少に応じて前記情報の１ビットに割り当てる前記空間光変調器の画素数を増加させることによって、前記情報が多重記録されていることを特徴とするホログラフィック記録媒体。
（８）前記情報の１ビットに割り当てる前記空間光変調器の画素の配列を正方格子状とすることによって、前記情報が多重記録されていることを特徴とする前記（７）記載のホログラフィック記録媒体。
（９）前記ホログラフィック記録媒体の記録感度が、該記録感度の初期値の１／Ｎ２（Ｎは２以上の整数）以下に減少した時に、前記情報の１ビットに割り当てる前記空間光変調器の画素数をＮ２個に増加させることによって、前記情報が多重記録されていることを特徴とする前記（７）又は（８）記載のホログラフィック記録媒体。
本発明に係るホログラフィック多重記録方法、これを用いたホログラフィック記録装置及びホログラフィック記録媒体によれば、記録のデータレートを一定にすることができ、且つ、振動等に伴う記録ムラを均一化することができるという優れた効果を有する。
本発明は、レーザ光を分岐した物体光と参照光との干渉縞により、情報をホログラムとしてホログラフィック記録媒体に多重記録する方法であって、前記情報の多重記録過程において、前記レーザ光のデータページあたりの露光時間及びレーザ出力パワーを一定とし、且つ、前記物体光を強度変調するための画素を複数有してなる空間光変調器を用い、前記ホログラフィック記録媒体の記録感度の減少に応じて前記情報の１ビットに割り当てる前記空間光変調器の画素数を増加させるホログラフィック多重記録方法によって、上記同様の課題を解決したものである。
以下、図１を用いて、本発明の実施例１に係るホログラフィック多重記録方法が適用されたホログラフィック記録装置１０について説明する。
このホログラフィック記録装置１０は、レーザ光源１２と、このレーザ光源１２からのレーザ光の、振動面が直交する直線偏光の一方、例えばｐ偏光成分を透過し、且つｓ偏光成分を反射する偏光ビームスプリッタ１４と、この偏光ビームスプリッタ１４を透過したｐ偏光成分をホログラフィック記録媒体１６に導く物体光学系１８と、偏光ビームスプリッタ１４から反射されたｓ偏光成分をホログラフィック記録媒体１６に導く参照光学系２０と、を備えて構成されている。
物体光学系１８は、レーザ光源１２から出射された物体光のビーム径を拡大するためのビームエキスパンダ１８Ａと、このビームエキスパンダ１８Ａを通った物体光を直角に反射するミラー１８Ｂと、ミラー１８Ｂで反射した物体光が入射する空間光変調器（以下、ＳＬＭ）１８Ｃと、このＳＬＭ１８Ｃを通過した物体光をホログラフィック記録媒体１６内に集光させるフーリエレンズ１８Ｄと、を備えて構成されている。
一方、参照光学系２０は、偏光ビームスプリッタ１４側から、入射した参照光をホログラフィック記録媒体１６の方向に反射するミラー２０Ａと、２つの角度調整レンズ２０Ｂ、２０Ｃをこの順で備えて構成されている。なお、ミラー２０Ａは回転ステージ２２によって反射角が調整可能な状態で支持されており、これによって、参照光学系２０は、参照光のホログラフィック記録媒体１６への入射角度を変調できるようにされている。即ち、角度多重記録が可能とされている。
次に、このホログラフィック記録装置１０により、ホログラフィック記録媒体１６に情報を記録する過程について説明する。
物体光学系１８に入射した物体光は、ミラー１８Ｂによって反射され、ＳＬＭ１８Ｃにおいて強度変調の形でデータを付与された後、フーリエレンズ１８Ｄによって集光且つ強度分布のフーリエ変換を受けて、ホログラフィック記録媒体１６に照射される。
一方、参照光学系２０に入射した参照光は、ミラー２０Ａによって反射された後、角度調整レンズ２０Ｂ、２０Ｃを通過し、ホログラフィック記録媒体１６内で、照射された物体光と交差する。
これら物体光及び参照光は、両者の交差する領域で光学的干渉を生じ、これが回折格子としてホログラフィック記録媒体１６に記録される。
より具体的には、以下に説明するような過程を経て、ホログラフィック記録媒体１６に複数の情報が角度多重記録される。なお、この実施例１においては、ホログラフィック記録媒体１６の記録層１６Ａに４つのデータページを角度多重記録する例を示す。
まず、図２（Ａ）に示されるように、ホログラフィック記録媒体１６の表面と直交する方向から物体光を、又、この物体光に対してθ１の角度から参照光を、それぞれ照射して、両者の干渉縞を形成し、１番目のデータページを記録する。
次に、ホログラフィック記録媒体１６の記録感度の減少に応じてレーザ光（物体光及び参照光）のレーザ出力パワーを増大させ、図２（Ｂ）に示されるように、物体光は前記図２（Ａ）と共通、且つ、図２（Ｂ）のように参照光の入射角をθ２として、ホログラフィック記録媒体１６の記録層１６Ａに２番目のデータページを多重記録する。なお、２番目のデータページの記録時におけるレーザ光のデータページあたりの露光時間は、１番目のデータページの記録時と同一となるように設定されており、レーザ光のデータページあたりの露光時間は記録時において常に一定となっている。
更に、３番目、４番目のデータページについても同様に、ホログラフィック記録媒体１６の記録感度の減少に応じてレーザ光のレーザ出力パワーを段階的に増大させ、ホログラフィック記録媒体１６の記録層１６Ａに対して、１番目、２番目のデータページとは異なる入射角で参照光を照射し（物体光は共通）、干渉縞により情報を角度多重記録する。
本実施例１に係るホログラフィック多重記録方法によれば、情報の多重記録過程において、レーザ光のデータページあたりの露光時間を一定とし、且つ、ホログラフィック記録媒体１６の記録感度の減少に応じてレーザ光のレーザ出力パワーを増大させるようにしたため、記録のデータレートを一定にすることができ、且つ、振動等に伴う記録ムラを均一化することができる。
なお、本実施例１においては、４つのデータページ毎にレーザ光のレーザ出力パワーを増大させる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、レーザ光のレーザ出力パワーは、ホログラフィック記録媒体の記録感度の減少に応じて適宜増大させるようにすればよい。
次に、図３を用いて、本発明の第２実施例に係るホログラフィック多重記録方法について説明する。なお、図３は、上記実施例１に係るＳＬＭ１８Ｃの画素の一部を模式的に示したものである。
上記実施例１と同様に、ホログラフィック記録媒体１６の記録層１６Ａに４つのデータページを角度多重記録する例を考える。
まず、情報の１ビットに割り当てるＳＬＭ１８Ｃの画素数を図３（Ａ）に示されるような１画素に設定すると共に、ＳＬＭ１８Ｃによって物体光を強度変調し、１番目のデータページを記録する。
次に、２番目のデータページの記録時に、ホログラフィック記録媒体１６の記録感度が、この記録感度の初期値の１／４（＝１／２２）以下に減少していた場合には、情報の１ビットに割り当てるＳＬＭ１８Ｃの画素数を、図３（Ｂ）に示されるような２×２の正方格子状の４画素に増加させる。そして、ＳＬＭ１８Ｃによって物体光を強度変調し、２番目のデータページを多重記録する。なお、２番目のデータページの記録時におけるレーザ光のデータページあたりの露光時間及びレーザ出力パワーは、１番目のデータページの記録時と同一となるように設定されており、レーザ光のデータページあたりの露光時間及びレーザ出力パワーは記録時において常に一定となっている。
更に、３番目、４番目のデータページの記録時も同様に、ホログラフィック記録媒体１６の記録感度が、それぞれ記録感度の初期値の１／９（＝１／３２）以下、及び１／１６（＝１／４２）以下に減少していた場合には、情報の１ビットに割り当てるＳＬＭ１８Ｃの画素数を、図３（Ｃ）及び（Ｄ）に示されるような３×３の正方格子状の９画素、及び４×４の正方格子状の１６画素に増加させる。そして、ＳＬＭ１８Ｃによって物体光を強度変調し、３番目、４番目のデータページを多重記録する。
このように、実施例２においては、ホログラフィック記録媒体１６の記録感度が、記録感度の初期値の１／Ｎ２（Ｎは２以上の整数）以下に減少した時に、情報の１ビットに割り当てるＳＬＭ１８Ｃの画素数をＮ２個に増加させるようにしている。
本実施例２に係るホログラフィック多重記録方法によれば、情報の多重記録過程において、レーザ光のデータページあたりの露光時間及びレーザ出力パワーを一定とし、且つ、物体光を強度変調するための画素を複数有してなるＳＬＭ１８Ｃを用い、ホログラフィック記録媒体１６の記録感度の減少に応じて情報の１ビットに割り当てるＳＬＭ１８Ｃの画素数を増加させるようにしたため、フレームレートを一定にすることができ、従って、振動等に伴う記録ムラを均一化することができる。又、レーザ光のデータページあたりの露光時間及びレーザ出力パワーを一定にすることができるため、より一層、制御が容易となっている。
特に、情報の１ビットに割り当てるＳＬＭ１８Ｃの画素を正方格子状としたため、再生時のＳＬＭの画素と撮像素子の画素の対応付けが容易である。従って、画素の対応付けをするためにシリンドリカルレンズ等の光学部品を設ける必要が無く、装置のコンパクト化や低コスト化を実現することができる。
なお、本実施例２においては、ホログラフィック記録媒体の記録感度が、該記録感度の初期値の１／Ｎ２（Ｎは２以上の整数）以下に減少した時に、情報の１ビットに割り当てるＳＬＭ１８Ｃの画素数をＮ２個に増加させるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、情報の１ビットに割り当てるＳＬＭの画素数は、ホログラフィック記録媒体の記録感度の減少に応じて適宜増加させるようにすればよい。
又、上記実施例１及び実施例２においては、角度多重記録によって情報を多重記録する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、波長多重記録、ぺリストロフィック多重記録等において、本発明に係るホログラフィック多重記録方法を適用してもよい。
更に、４つのデータページを多重記録する例を示したが、本発明はこれに限定されず、２つ或いは３つのデータページを多重記録する場合、又は５つ以上のデータページを多重記録する場合にも適用することができる。
本発明の実施例１に係るホログラフィック多重記録方法が適用されたホログラフィック記録装置の光学系統図 図１におけるホログラフィック記録媒体への記録過程を示す略示側面図 本発明の実施例２に係るホログラフィック多重記録方法を示す略示図 従来のホログラフィック記録装置における角度多重記録の様子を示す略示側面図 ホログラフィック記録媒体に対する露光量、屈折率変調度及び記録感度の関係を示すグラフ
符号の説明
２、１６…ホログラフィック記録媒体
２Ａ、１６Ａ…記録層
４…物体光
６…参照光
１０…ホログラフィック記録装置
１２…レーザ光源
１４…偏光ビームスプリッタ
１８…物体光学系
１８Ａ…ビームエキスパンダ
１８Ｂ…ミラー
１８Ｃ…空間光変調器
１８Ｄ…フーリエレンズ
２０…参照光学系
２０Ａ…ミラー
２０Ｂ、２０Ｃ…角度調整レンズ
２２…回転ステージ

Claims (9)

  1. レーザ光を分岐した物体光と参照光との干渉縞により、情報をホログラムとしてホログラフィック記録媒体に多重記録する方法であって、前記情報の多重記録過程において、前記レーザ光のデータページあたりの露光時間及びレーザ出力パワーを一定とし、且つ、前記物体光を強度変調するための画素を複数有してなる空間光変調器を用い、前記ホログラフィック記録媒体の記録感度の減少に応じて前記情報の１ビットに割り当てる前記空間光変調器の画素数を増加させるようにしたことを特徴とするホログラフィック多重記録方法。
  2. 請求項１において、
    前記情報の１ビットに割り当てる前記空間光変調器の画素の配列を正方格子状としたことを特徴とするホログラフィック多重記録方法。
  3. 請求項１又は２において、
    前記ホログラフィック記録媒体の記録感度が、該記録感度の初期値の１／Ｎ２（Ｎは２以上の整数）以下に減少した時に、前記情報の１ビットに割り当てる前記空間光変調器の画素数をＮ２個に増加させるようにしたことを特徴とするホログラフィック多重記録方法。
  4. レーザ光を分岐した物体光と参照光との干渉縞により、情報をホログラムとしてホログラフィック記録媒体に多重記録するようにしたホログラフィック記録装置であって、前記物体光を強度変調するための画素を複数有してなる空間光変調器を有してなり、前記情報の多重記録過程において、前記レーザ光のデータページあたりの露光時間及びレーザ出力パワーを一定とし、且つ、前記ホログラフィック記録媒体の記録感度の減少に応じて前記情報の１ビットに割り当てる前記空間光変調器の画素数を増加可能としたことを特徴とするホログラフィック記録装置。
  5. 請求項４において、
    前記情報の１ビットに割り当てる前記空間光変調器の画素の配列を正方格子状としたことを特徴とするホログラフィック記録装置。
  6. 請求項４又は５において、
    前記ホログラフィック記録媒体の記録感度が、該記録感度の初期値の１／Ｎ２（Ｎは２以上の整数）以下に減少した時に、前記情報の１ビットに割り当てる前記空間光変調器の画素数をＮ２個に増加させるようにしたことを特徴とするホログラフィック記録装置。
  7. レーザ光を分岐した物体光と参照光との干渉縞により、情報がホログラムとして多重記録されるホログラフィック記録媒体であって、前記レーザ光の露光時間及びレーザ出力パワーを一定とし、且つ、前記物体光を強度変調するための画素を複数有してなる空間光変調器を用い、前記ホログラフィック記録媒体の記録感度の減少に応じて前記情報の１ビットに割り当てる前記空間光変調器の画素数を増加させることによって、前記情報が多重記録されていることを特徴とするホログラフィック記録媒体。
  8. 請求項７において、
    前記情報の１ビットに割り当てる前記空間光変調器の画素の配列を正方格子状とすることによって、前記情報が多重記録されていることを特徴とするホログラフィック記録媒体。
  9. 請求項７又は８において、
    前記ホログラフィック記録媒体の記録感度が、該記録感度の初期値の１／Ｎ２（Ｎは２以上の整数）以下に減少した時に、前記情報の１ビットに割り当てる前記空間光変調器の画素数をＮ２個に増加させることによって、前記情報が多重記録されていることを特徴とするホログラフィック記録媒体。
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