JP4534517B2

JP4534517B2 - ホログラム装置

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Publication number: JP4534517B2
Application number: JP2004042156A
Authority: JP
Inventors: 繁雄小林; 景康酒匂; 仁梶並
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-02-18
Filing date: 2004-02-18
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2024-02-18
Also published as: JP2005234146A

Description

本発明は、ホログラム記録媒体にデータを記録し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装置に関する。

ホログラム記録媒体にデータを記録する方法の一つに、多重記録という方法がある。ホログラム記録媒体に入射する参照レーザ光の入射角を可変にし、干渉縞のピッチや方向を変化させることで、一箇所に複数のホログラムを記録する方法である。この方法では、各ホログラムについて再生光の回折効率が全て同等であることが望まれるため、例えばスケジュール記録等が行われている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−１４７６３４号公報

しかしながら、スケジュール記録を行っても、記録時の外乱（機械系の振動等）やホログラム記録媒体の種類・特性等により回折効率にばらつきが生じることは避けられないため、レーザ光の照射強度を変化させて常に最適に調整する必要がある。通常用いられるレーザ光源では、高速で出力を変化させることは困難である。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、レーザ光源自体の出力を変化させなくても回折効率を一定にすることができ、高精度の再生データを得ることができるホログラム装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の主たる観点に係るホログラム装置は、レーザ光を出射する光源と、ホログラム記録媒体を保持する保持する保持部材と、前記光源から出射されたレーザ光を前記保持部材により保持されたホログラム記録媒体上に導く光学系と、前記レーザ光の光路上に介挿され、前記レーザ光の透過率を可変可能な光学素子と、前記ホログラム記録媒体を透過したレーザ光を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づき、前記光学素子の透過率を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明では、制御手段が光学素子の透過率を制御することでホログラム記録媒体に照射するレーザ光の強度を調整することが可能となるので、光源自体の出力を変化させなくても済む。これにより、レーザ光源自体の出力を変化させなくても回折効率を一定にすることができ、高精度の再生データを得ることができる。

本発明の一の形態によれば、前記光学素子は、音響光学素子であることを特徴とする。音響光学素子であれば、透光及び遮光の切り替え、透光度の可変が極めて迅速に行われるので、レーザ光の強度の調節を高速で安定して行うことができる。

本発明の一の形態によれば、前記制御手段は、前記検出されたレーザ光の強度分布の平均値を算出し、前記平均値に基づいて、前記レーザ光の強度を調節することを特徴とする。

例えば別途平均値の目標値を設定しておき、算出された平均値が当該目標値に近づくようにレーザ光の強度を調節することができる。これにより、レーザ光の強度調節が容易となる。

本発明の一の形態によれば、前記制御手段は、前記検出されたレーザ光の強度分布に基づき近似値を算出し、前記近似値に基づいて、前記レーザ光の強度を調節することを特徴とする。

例えば、別途近似値の目標値を設定しておき、算出された近似値が当該目標値に近づくようにレーザ光の強度を調節することができる。レーザ光の断面の強度分布は、中央で最も明度が高いガウス分布である。検出手段で検出される光の強度分布も、中央部で最も明度が高く、両端ほど明度が低くなるような分布となる。このため、単に平均値を算出するだけでは、レーザ光の強度を適正に制御できない場合もある。本発明によれば、レーザ光自体の強度分布を考慮に入れた近似値が算出されるので、これに基づいてより精密にレーザ光の強度を制御することができる。近似値としては、例えば、多項式近似式や、移動平均値により求めることができる。多項式近似式は、例えば、

で表される。また、移動平均値は、ホログラム記録媒体から発生した光の断面をいくつかの区間に区切り、区間ごとに強度の平均値を算出したものである。

本発明の一の形態によれば前記ホログラム記録媒体には、前記ホログラム記録媒体に照射するレーザ光の入射角を可変する可変手段を更に具備し、前記制御手段は、前記可変手段により前記入射角を可変させながら、前記検出されたレーザ光の強度分布に基づいて、前記レーザ光の強度を制御することを特徴とする。各ホログラムを再生する毎に再生光の強度を制御するので、レーザ光の強度制御をより正確に行うことができる。

本発明に係るホログラム記録再生方法は、（ａ）光源から出射され、光路上に設けられた光学素子を透光したレーザ光をホログラム記録媒体に照射する工程と、（ｂ）前記レーザ光の照射により発生した光の強度分布を検出する工程と、（ｃ）前記強度分布に基づいて前記光学素子を制御し、当該光学素子を透光するレーザ光の強度を調節する工程とを具備することを特徴とする。

光学素子を制御することによりホログラム記録媒体に照射されるレーザ光の強度を調節することができるので、レーザ光源自体の出力を変化させなくてもすむ。これにより、光学素子を透光するレーザ光の強度が不安定になることなく、回折効率を一定にすることができ、高精度の再生データを得ることができる。

以上のように、本発明によれば、レーザ光源自体の出力を変化させなくても回折効率を一定にすることができ、高精度の再生データを得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明に係るホログラム記録再生装置１の構成について模式的に示した図である。ホログラム記録再生装置１は、光学系１ａと、光学系１ａを制御する制御系１ｂとを有する。

光学系１ａは、レーザ光源２、メカニカルシャッタ３、ビームエキスパンダ４、音響光学素子（ＡＯＭ：ＡｃｏｕｓｔｒｏＯｐｔｉｃＭｏｄｕｌａｔｏｒ）５、ビームスプリッタ６、空間変調器（ＳＬＭ：ＳｐａｔｉａｌＬｉｇｈｔＭｏｄｕｌａｔｏｒ）７、信号光シャッタ８、多重ミラー９、平凸レンズ１０ａ、１０ｂ、１１、メディア保持部材１２、ＣＣＤカメラ１３を有する。

レーザ光源２は、レーザ光を出射する光源であり、例えばＬＤ励起ＹＡＧ２倍波長変換レーザ（波長５３２ｎｍ）等が用いられる。

メカニカルシャッタ３は、レーザ光源２から照射されたレーザ光を遮光する。記録・再生が行われる前後に開閉される。

ビームエキスパンダ４は、レーザ光のビーム径をＳＬＭ７に対応するように拡大する。平凹レンズ４ａと、シリンドリカルレンズ４ｂとが組み合わせて構成される。

ＡＯＭ５は、レーザ光の透過及び遮光を調節する。ＡＯＭ５の概略的な構成を図２に示す。ＡＯＭ５は、屈折率を変化させることでレーザ光の一部又は全部を回折する結晶部材５ａと、結晶部材５ａに接着された圧電素子５ｂとを有する。結晶部材５ａは、例えば二酸化テルル等から形成され、レーザ光の光路を遮るように配置される。圧電素子５ｂは、外部からの信号により電気的に振動し、結晶部材５ａの屈折率を変化させる。圧電素子５ｂの振動を制御することで、直進する（透過する）レーザ光の透過率を可変することができるようになっている。なお、ＡＯＭ５と半波長板（図示せず）とを組み合わせてレーザ光の強度を制御するように構成しても良い。

ビームスプリッタ６は、レーザ光を信号光Ｌ１及び参照光Ｌ２（再生時には再生照明光Ｌ３）に分岐する。

ＳＬＭ７は、信号光Ｌ１をデータ配列に変調する。ＳＬＭ７には、例えばデータが１次元に配列するように変調するＧＬＶ（ＧｒａｔｉｎｇＬｉｇｈｔＶａｌｖｅ：ＳｉｌｉｃｏｎＬｉｇｈｔＭａｃｈｉｎｅ社製）が用いられる。ＳＬＭ７の概略的な構成を図３〜図５に示す。ＳＬＭ７には、レーザ光を回折する回折制御素子７ａがＹ方向に複数配列されている。回折制御素子７ａは、基板７ｂ上に、１本おきに上下に駆動する６本のリボン７ｃ、リボン７ｃと対向する絶縁膜７ｄおよび対向電極７ｅを有する。リボン７ｃと対向電極７ｅとの間に電圧を印加すると、静電力が発生し、リボン７ｃが対向電極７ｅの方に引き寄せられるようになっている（第１の状態：図４（ａ）、図５（ａ）参照）。また、リボン７ｃと対向電極７ｅとの間に印加された電圧を解除すると、弾性力によりリボン７ｃは元の状態に復帰するようになっている（第２の状態：図４（ｂ）、図５（ｂ）参照）。リボン７ｃは、例えば、幅が数μｍ、長さが１００μｍ程度、距離Ｄが数百ｎｍである。各リボン７ｃが第１又は第２の状態をとることにより、１次元に配列される回折光のパターンが高速で決定されるようになっている。

信号光シャッタ８は、信号光Ｌ１の通過及び遮光を制御する。

多重ミラー９は、参照光Ｌ２又は再生照明光Ｌ３を反射し、照射角αでホログラム記録媒体Ｍに照射する。多重ミラー９の概略的な構成を図６に示す。多重ミラー９は、支持部９ａに支持され、θ方向に回動可能に設けられる。支持部９ａは、ボールネジ９ｃに螺合された可動部９ｂに固着される。ボールネジ９ｃは、一端がパルスモータ９ｄに固着されており、パルスモータ９ｄの駆動により回転するようになっている。ボールネジ９ｃの回転により、可動部９ｂがＹ方向に移動するようになっている。パルスモータ９ｄは、回転している間、エンコーダパルスを出力する。エンコーダパルスとして、例えばπ／２の位相差を有する２つのパルス信号（Ａ相及びＢ相）を用いることができる。また、可動部９ｂの移動範囲を定めるリミットセンサ９ｅ、９ｆ及び可動部９ｂの初期位置（原点）を定める原点センサ９ｇが、Ｙ方向に並ぶように設けられる。リミットセンサ９ｅ、９ｆ及び原点センサ９ｇは、例えば赤外線センサ等により可動部９ｂを認識するようになっている。多重ミラー９は回動可能に設けられる。

平凸レンズ１０ａ、１０ｂは、信号光Ｌ１及び参照光Ｌ２の焦点をホログラム記録媒体Ｍ上に合わせる。平凸レンズ１１は、再生光Ｌ４のビーム径をＣＣＤカメラ１３に対応するように拡大する。

メディア保持部材１２は、ホログラム記録媒体Ｍを保持する。ホログラム記録媒体Ｍの位置を調節するため、多重ミラー９に設けられたパルスモータ、可動部、センサ等と同様の機構が設けられている。

ＣＣＤカメラ１３は、ホログラム記録媒体Ｍからの再生光Ｌ４を検出する。例えば、アレイセンサ等が用いられる。回折制御素子７ａのパターンに対応するように、例えばＹ方向に複数の受光素子（図示せず）が配列される。受光素子の個数を回折制御素子７ａの個数より多くし、１つの明暗パターンを複数の受光素子で検出するのが好ましい。

ホログラム記録媒体Ｍは、光の干渉よる干渉縞を記録する記録媒体であり、例えばフォトポリマー等により形成される。例えばメディア保持部材１２に着脱自在に設けられるものであっても良いし、固定されるものであっても良い。

一方、制御系１ｂは、ＳＬＭコントローラ１４、ミラー位置決めコントローラ１５、メディア位置決めコントローラ１６、パルスカウンタ１７、パルス制御部１８、Ｄ／Ａコンバータ１９、ＡＯＭドライバ２０、モータコントローラ２１、フレームグラバ２２、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）２３を有し、記録スケジュールに基づいた制御が行われる。記録スケジュールは、ホログラム記録媒体Ｍの種類・特性に応じて作成される。例えば、記録回数が多くなるにつれて照射レーザ光の強度を徐々に大きくしたり、小さくしたりするスケジュール等がある。以下、本実施形態では、記録回数が多くなるにつれて照射光の強度を徐々に大きくするスケジュールを例に挙げて説明する。

ＳＬＭコントローラ１４は、ＳＬＭ７の動作を制御する。また、内部にＳＬＭ内部メモリを有している。ＳＬＭ内部メモリには、ＳＬＭ７の動作を制御するためのデータやホログラム記録媒体Ｍに記録する変調パターンのデータ等が記録される。

ミラー位置決めコントローラ１５は、多重ミラー９の位置及び角度を制御する。例えばリミットセンサ９ｅ、９ｆが可動部９ｂを認識したときにパルスモータ９ｄの回転を制御することで、可動部９ｂがリミットセンサ９ｅ、９ｆを越えて移動しないようになっている。また、原点センサ９ｇが可動部９ｂを認識したときに、パルスモータ９ｄの回転を停止させることで、可動部９ｂの位置を原点に合わせる（原点検出）ことができるようになっている。また、多重ミラー９の位置に合わせてθ方向の回動を制御するようになっている。

メディア位置決めコントローラ１６は、メディア保持部材１２の位置を制御する。説明を省略するが、ミラー位置決めコントローラ１５と同様、リミットセンサ及び原点センサを用いてパルスモータを制御するようになっている。

パルスカウンタ１７は、パルスモータから出力されるエンコーダパルスを処理する。パルスカウンタ１７の概略的な構成を図７に示す。パルスカウンタ１７は、アップダウンカウンタ１７ａ、カウンタリードレジスタ１７ｂ、比較レジスタ１７ｃ、メモリ１７ｄ、制御レジスタ１７ｅを有する。アップダウンカウンタ１７ａは、出力されたエンコーダパルスをカウントする。カウンタリードレジスタ１７ｂは、エンコーダパルスのカウント値を保持する。比較レジスタ１７ｃには、エンコーダパルスのカウント値と比較するための比較値が格納される。ここで比較値とは、例えば各ホログラムが記録されるまでに必要となるパルス数である。比較値は、記録スケジュールに基づいて設定される。特に１番目の比較値は、記録に要するパルス数の他、パルスモータ９ｄが回転し始めてから一定の回転速度に達するまでに出力されるパルス数も考慮されるので、やや多めに設定される。メモリ１７ｄは、比較レジスタ１７ｃに格納するための数種類（例えばホログラム記録媒体Ｍに記録するホログラムの数と同数）の比較値を記憶する。制御レジスタ１７ｅは、カウント値と比較値とが一致した場合に、１ショットパルスのカウント一致信号を出力するよう制御する。また、パルスカウンタ１７は、例えば図示しない逓倍回路を有しており、この逓倍機能によりエンコーダパルス信号を自在にｎ倍し高精度にパルス数をカウントできるようになっている。

パルス制御部１８は、パルスカウンタ１７からの信号に応じて、パルス信号を出力する。また、パルス信号を出力するまでの時間を制御するための内部回路を有する。

Ｄ／Ａコンバータ１９は、ＡＯＭドライバ２０に向けられたデジタル信号をアナログ信号に変換し、ＤＣ電圧信号として出力する。この出力値は、記録スケジュールに基づいて、各ホログラムについて設定される。例えば、１番目の記録時の出力値（初期値）をもとに、２番目以降の出力値が徐々に増加するように一次式で近似して設定しても良い。

ＡＯＭドライバ２０は、Ｄ／Ａコンバータ１９からのＤＣ電圧信号の大きさに比例するようにＡＯＭ５の圧電素子５ｂの出力を調整し、結晶部材５ａの屈折率を制御する。

モータコントローラ２１は、ミラー位置決めコントローラ１５及びメディア位置決めコントローラ１６を制御する。

フレームグラバ２２は、ＣＣＤカメラ１３の動作を制御し、ＣＣＤカメラ１３で検出されたデータを入力する。フレームグラバ２２に、例えばディスプレイ等の外部出力機器を接続することで、再生光の強度のデータ等が出力されるようになっている。

ＣＰＵ２３は、インターフェースＩ／Ｆを介して、ＳＬＭコントローラ１４、ミラー位置決めコントローラ１５、メディア位置決めコントローラ１６、パルスカウンタ１７、Ｄ／Ａコンバータ１９、モータコントローラ２１、フレームグラバ２２を総括的に制御する。必要に応じて、レーザ光源２、メカニカルシャッタ３等の光学系１ａの動作を制御できるようにしても構わない。また、ＣＰＵ２３は、ＣＰＵ内部メモリを有する。ＣＰＵ内部メモリには、ホログラム記録媒体Ｍの特性に合わせた記録スケジュールを作成するプログラム、光学系１ａ及び制御系１ｂの動作に必要なパラメータを設定するためのプログラム、ＣＣＤカメラ１３の各受光素子で検出された再生光の強度の平均値を計算するプログラム、この再生光の近似値を計算するプログラム、再生光の平均値又は近似値の適正範囲を決定するためのプログラム、平均値や近似値の目標値を設定するためのデータ等が格納されている。

また、ＣＰＵ内部メモリには、ＣＰＵ２３が作成した記録スケジュールや設定したパラメータ等も記録される。また、各ホログラムがホログラム記録媒体のどの部分に記録されたのかを再生時に把握しやすくするための位置情報として、各ホログラムについてカウントされたパルス数が記憶されるようになっている。

次に、このように構成されたホログラム記録再生装置１により、ホログラム記録媒体Ｍに記録されたデータの再生を行う際の動作について説明する。

図８は、ホログラム記録再生装置１の再生時の動作を示すフローチャートである。

再生時の動作は、ステップ８０１〜ステップ８０６の工程を有する。なお、再生の前には、ホログラム記録媒体Ｍにインコヒーレントな光を照射し、記録不足の未反応モノマーをポリマーに変化させておく（後露光）。

ステップ８０１は、ホログラム記録再生装置１を立ち上げる工程である。

ＣＰＵ２３は、レーザ光源２から出力されるレーザ光の出力パワーの設定をする。次に、モータコントローラ２１にアクセスしてメディア保持部材１２及び多重ミラー９の原点検出を行わせる。次に、Ｄ／Ａコンバータ１９からのＤＣ電圧の出力値の初期設定等を行う。また、ＣＣＤカメラ１３により検出された再生光の目標平均値の設定又は目標近似値の設定、目標平均値や目標近似値を基準にした適正範囲の設定を行う。次に、ホログラム記録媒体Ｍに記録されたデータの位置がＣＰＵ内部メモリに記憶されているので、これをもとにして、ホログラム記録媒体Ｍの位置決めをする際の位置を補正する。この状態でメカニカルシャッタ３を開放する。また、信号光Ｌ１をホログラム記録媒体Ｍに照射しないように、信号光シャッタ８は閉じておく。

ステップ８０２は、ホログラム記録媒体Ｍの位置を合わせる工程である。ＣＰＵ２３はモータコントローラ２１にアクセスし、補正した位置のデータに基づき、メディア保持部材１２を目的とする位置に移動させる。

ステップ８０３は、ホログラム記録媒体Ｍ上に記録されたデータを読み出す工程である。図９に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。

ホログラム記録媒体Ｍの位置合わせが完了すると、ＣＰＵ２３は、モータコントローラ２１にアクセスし（ステップ８０３Ａ）、パルスモータ９ｄを回転させる。パルスモータ９ｄからはエンコーダパルスが出力される。制御レジスタ１７ｅにより、カウント数が比較値と一致したかどうかを判断され、一致したと判断された場合は、一度多重ミラー９の動作を停止させる。

次に、ＣＰＵ２３は、ステップ８０１で設定した値のＤＣ電圧をＤ／Ａコンバータ１９から出力させる（ステップ８０３Ｂ）。圧電素子５ｂが振動し、ＡＯＭ５がオンの状態になる。

ＡＯＭ５がオンの状態になると、レーザ光は結晶部材５ａを透過し、ビームスプリッタ６で信号光Ｌ１と再生照明光Ｌ３とに分岐される。信号光Ｌ１は、信号光シャッタ８により遮光される。一方、再生照明光Ｌ３は、多重ミラー９により反射され、ホログラム記録媒体Ｍ上に照射される。再生照明光Ｌ３はホログラム記録媒体Ｍに照射されて回折し、再生光Ｌ４としてレンズ１１を介してＣＣＤカメラ１３に達し、ＣＣＤカメラ１３により再生データとして検出される。

ＣＰＵ２３は、フレームグラバ２２にアクセスし、ＣＣＤカメラ１３が検出した再生光のデータを取り込ませる（ステップ８０３Ｃ）。

ＣＰＵ２３は、再生データの取り込みが完了したかを確認し（ステップ８０３Ｄ）、完了したと判断したときは、取り込んだ再生データをＣＰＵ内部メモリに転送させる（ステップ８０３Ｅ）。そして、受光素子毎の再生光強度の平均値を算出する（ステップ８０３Ｆ）。算出した平均値とステップ８０１で設定した目標平均値との差を求め、その差がステップ８０１で設定された適正範囲内であるかどうかを確認する（ステップ８０３Ｇ）。

適正範囲から外れている場合には、目標値との差を最小にするように、Ｄ／Ａコンバータ１９からの出力を変化させてＡＯＭ５の光透過率を調整し（ステップ８０３Ｈ）、再びステップ８０３Ｃからの動作を繰り返す。

平均値と目標平均値との差が適正範囲内のときは、ＣＰＵ２３はレーザ光を遮光するため、ＡＯＭ５をオフにするよう命令する（ステップ８０３Ｉ）。

ＣＰＵ２３は、ＣＰＵ内部メモリから次のホログラムが記録された位置情報を読み出し、比較レジスタ１７ｃにデータを格納する（ステップ８０３Ｊ）。

ＣＰＵ２３は、例えばこれまでにカウントされたパルス数を計算し、１ページ分のホログラムが再生されたかどうかを判断する（ステップ８０３Ｋ）。まだ再生されていないと判断した場合には、上記ステップ８０３Ａからステップ８０３Ｊが繰り返し行われる。

ステップ８０４は、ホログラム記録媒体Ｍに記録された全ホログラムについて再生されたかどうかを判断する工程である。ステップ８０３Ｉと同様に、例えばカウントされたパルス数を計算することでこの判断を行う。まだ再生されていないと判断した場合には、上記ステップ８０２（位置合わせの工程）及びステップ８０３（多重記録の工程）が繰り返し行われる。

ステップ８０５は、ＣＰＵ２３がホログラム記録媒体Ｍの全ページについてホログラムが再生されたと判断した場合に、メカニカルシャッタ３を閉じて、メモリに格納した再生データの信号を処理する工程である。

ステップ８０６は、ステップ８０５での信号処理の結果を用いて、もとのデータに復元し、エラーレートの算出、復元したデータの表示等を行う工程である。

再生の動作は以上である。なお、ここではＣＣＤカメラ１３で検出された再生光の受光素子毎の強度の平均値を算出したが、多項式を用いて近似値を算出しても良いし、複数の受光素子毎に移動平均を算出しても良い。

図１０〜図１３は、ＣＣＤカメラ１３で検出された再生光のデータを表示した一例である。フレームグラバ２２に例えばディスプレイを接続し、表示部に出力させたものである。それぞれ、横軸がＣＣＤカメラ１３の受光素子の配列番号を示し、縦軸が再生光の強度を示している。

図１０は、上記のステップ８０３Ｆで平均値Ａ１を算出したときの様子を示している。このときの目標値はＡ２である。また、例えば平均値がＡ３の範囲内にある場合に、適正範囲であるとする。平均値Ａ１は適正範囲Ａ３内には無く、本来暗部であるはずのＡ４及びＡ５付近の値が明部として認識されるおそれがある。そこで、平均値Ａ１と目標値Ａ２との差分だけ、再生光が弱くなるようにＡＯＭ５を調節すると、図１１のように、再生光の強度は適正範囲Ａ３内に分布され、明部と暗部とを明確に区別することができるようになる。

また、図１２では、例えば端部の受光素子が検出した値Ｂ４を初期値として、多項式を用いた近似値Ｂ１を算出したときの様子を示している。ここでは、多項式について、例えばｍ＝６としている。このときの目標値はＢ２であり、例えば平均値がＢ３の範囲内にある場合に適正範囲であるとする。この場合も、近似値Ｂ１が適正範囲Ｂ３内には無いが、ＡＯＭ５を調節すると、図１３のように、再生光の強度が適正範囲Ｂ３内に分布されるようになる。

このように、本実施形態によれば、ＣＰＵ２３、ＡＯＭドライバ２０がＡＯＭ５を制御することによりホログラム記録媒体Ｍに照射するレーザ光の強度を調整することが可能となるので、レーザ光原２の出力を変化させなくても済む。これにより、ホログラム記録媒体Ｍに照射されるレーザ光の強度が不安定になることもなく、発生する再生光Ｌ４の回折効率を一定にすることができ、高精度の再生データを得ることができる。

次に、本発明に係る別の実施形態について説明する。

図１４は、ホログラム記録再生装置１の記録時の動作を示すフローチャートである。

記録時の動作は、ステップ１４０１〜ステップ１４０５の工程を有する。なお、記録の前には、ホログラム記録媒体Ｍにインコヒーレントな光を照射し、ホログラム記録媒体Ｍの光感度や回折効率を向上させておく（前露光）。

ステップ１４０１は、ホログラム記録再生装置１を立ち上げる工程であり、ステップ１４０２はホログラム記録媒体Ｍの位置を合わせる工程である。再生の動作工程と同様であるため、説明は省略する。

ステップ１４０３は、ホログラム記録媒体Ｍ上にホログラムを多重記録する工程である。図１５に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。

ホログラム記録媒体Ｍの位置合わせが完了すると、ＣＰＵ２３は、再びモータコントローラ２１にアクセスする（ステップ１４０３Ａ）。ミラー位置決めコントローラ１５によりパルスモータ９ｄが回転し、多重ミラー９がＹ方向に移動する。パルスモータ９ｄからは、回転と同時に、エンコーダパルスが出力される。出力されたエンコーダパルスがパルスカウンタ１７に取り込まれ、そのパルス数がアップダウンカウンタ１７ａでカウントされる。制御レジスタ１７ｅは、このカウント数が比較値に達したか（カウント数が比較値と一致したか）どうかを判断し、一致した場合には、制御レジスタ１７ｅはカウント一致信号を出力する。同時に、制御レジスタ１７ｅは、メモリ１７ｄにアクセスし、比較レジスタ１７ｃに格納される比較値を更新する。カウント一致信号は、インターフェースＩ／Ｆを介してＳＬＭコントローラ１４で検出される。ＳＬＭコントローラ１４はカウント一致信号を検出すると、ＳＬＭ内部メモリに記録されている変調データがＳＬＭ７に送信する。変調データを受信したＳＬＭ７では、その変調パターンに応じてリボン７ｃが対向電極７ｅの方に引き寄せられる。一方、カウント一致信号はパルス制御部１８でも検出される。パルス制御部１８は、カウント一致信号を検出してから任意の遅延時間が経過した後に、１ショットパルスの第１パルス信号を出力する。第１パルス信号は、Ｄ／Ａコンバータ１９にトリガ信号として入力される。

ＣＰＵ２３は、Ｄ／Ａコンバータ１９に第１パルス信号が入力されたかどうかを確認し（ステップ１４０３Ｂ）、入力されたことを認識すると、ＡＯＭドライバ２０にアクセスして結晶部材５ａを透光可能な状態（オンの状態）にするよう命令する（ステップ１４０３Ｃ）。この信号は、作成したデータテーブルから選択され、Ｄ／Ａコンバータ１９でアナログ変換されてＤＣ電圧としてＡＯＭドライバ２０に入力される。ＡＯＭドライバ２０にこの信号が入力されると、圧電素子５ｂが電気的に振動し、結晶部材５ａの屈折率が変化し、ＡＯＭ５がオンの状態になる。

ＡＯＭ５がオンの状態になると、レーザ光は結晶部材５ａを透過し、ビームスプリッタ６で信号光Ｌ１と参照光Ｌ２とに分岐される。信号光Ｌ１は、ＳＬＭ７により変調され、開放されたメカニカルシャッタ３を通過してホログラム記録媒体Ｍ上の所定の位置にフォーカスされる。一方、参照光Ｌ２は、多重ミラー９により反射され、信号光Ｌ１と干渉するようにホログラム記録媒体Ｍ上の所定の位置にフォーカスされる。信号光Ｌ１と参照光Ｌ２とが干渉し、ホログラム記録媒体Ｍには干渉縞が記録される。

ＣＰＵ２３は、パルス制御部１８にアクセスする（ステップ１４０３Ｄ）。アクセスを受けたパルス制御部１８は、記録スケジュールに基づいた所定の遅延時間が経過した後に、第２のパルス信号を出力する。第２パルス信号は、第１パルス信号と同様にＤ／Ａコンバータ１９にトリガ信号として入力される。

ＣＰＵ２３は、Ｄ／Ａコンバータ１９に第２パルス信号が入力されたかどうかを確認し（ステップ１４０３Ｅ）、入力されたことを認識すると、ＡＯＭドライバ２０にアクセスして結晶部材５ａを遮光状態（オフの状態）にするよう命令する（ステップ１４０３Ｆ）。ＡＯＭドライバ２０は、この命令により、圧電素子５ｂの振動を停止させ、ＡＯＭ５をオフの状態にする。こうして、ホログラム記録媒体Ｍには一つのホログラムが記録される。

一つのホログラムが記録されると、ＣＰＵ２３は、１箇所（１ページ）に多重記録されるホログラムが全て記録されたかどうかを判断する（ステップ１４０３Ｇ）。１ページの多重記録が完了したとＣＰＵ２３が判断するまで、上記ステップ８０３Ａからステップ８０３Ｇの工程が繰り返し行われる。ステップ１４０３Ａからステップ８０３Ｇまでは間欠的に行われるが、繰り返し工程が行われる際、ステップ１４０３Ｇの工程の後に一旦多重ミラー９の動作を一旦停止させる。

ステップ１４０４は、ホログラム記録媒体Ｍの全ページについてホログラムが記録されたかどうかを更に判断する工程である。全ページについて記録されていないと判断した場合には、上記ステップ１４０２（位置合わせの工程）及びステップ１４０３（多重記録の工程）が繰り返し行われる。

ステップ１４０５は、ＣＰＵ２３がホログラム記録媒体Ｍの全ページについてホログラムが記録されたと判断した場合にメカニカルシャッタ３を閉じて記録を終了する工程である。

記録の動作は以上である。

本発明は、以上説明した実施形態には限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、本実施形態では、ＳＬＭ７としてＧＬＶを例にあげて説明したが、データが２次元に配列されるように変調する例えば液晶空間変調器等を用いても構わない。この場合、ＣＣＤカメラ１３も２次元に配列されたデータに対応するように、２次元のものを用いるようにする。また、ＧＬＶのうち透過型のものを例にあげて説明したが、反射型のものを用いても良い。

また、本実施形態では、再生・記録の動作工程において角度多重による場合の説明を中心にしてきたが、ホログラム記録媒体Ｍ自体をシフトさせるシフト多重による場合であっても同様の工程で行うことができる。

また、本実施形態では、記録回数が多くなるほどレーザ光の出力を大きくするという記録スケジュールを例に挙げて説明したが、ホログラム記録媒体Ｍの種類によっては、逆に、記録回数の増加に伴いレーザ光の出力を小さくするような記録スケジュールで記録を行った方が良い場合もある。本発明は、どのようなスケジュール記録を行う場合であっても勿論適用することができる。

また、本実施形態では、再生時に、再生光の強度分布に基づいてＡＯＭ５を透光するレーザ光の強度を制御しているが、勿論記録時にも同様に行うことが可能である。

本発明の一実施形態に係るホログラム記録再生装置の全体構成を示す図である。本実施形態に係る音響光学装置（ＡＯＭ）の外観を模式的に示す図である。本実施形態に係る空間変調器（ＳＬＭ）の表面を模式的に示す図である。本実施形態に係る空間変調器の一部を模式的に示す図である。本実施形態に係る空間変調器の一部を模式的に示す図である。本実施形態に係る多重ミラーの構成を模式的に示す平面図である。本実施形態に係るパルスカウンタの構成を示す図である。本実施形態に係るホログラム記録再生装置の再生工程を示すフローチャートである。本実施形態に係るホログラム記録再生装置の再生工程を示すフローチャートである。ＣＣＤカメラで検出された再生光をディスプレイに表示した様子を示す図である。ＣＣＤカメラで検出された再生光をディスプレイに表示した様子を示す図である。ＣＣＤカメラで検出された再生光をディスプレイに表示した様子を示す図である。ＣＣＤカメラで検出された再生光をディスプレイに表示した様子を示す図である。本発明の別の実施形態に係るホログラム記録再生装置の記録工程を示すフローチャートである。本発明の別の実施形態に係るホログラム記録再生装置の記録工程を示すフローチャートである。

符号の説明

Ｍ…ホログラム記録媒体
１…ホログラム記録再生装置
２…レーザ光源
５…音響光学素子（ＡＯＭ）
６…ビームスプリッタ
７…空間変調器（ＳＬＭ）
９…多重ミラー
９ｂ…可動部
９ｄ…パルスモータ
９ｅ．９ｆ…リミットセンサ
９ｇ…原点センサ
１２メディア保持部材
１３…ＣＣＤ￥カメラ
１４…ＳＬＭコントローラ
１５…ミラー位置決めコントローラ
１６…メディア位置決めコントローラ
１７…パルスカウンタ
１７ａ…アップダウンカウンタ
１７ｂ…カウンタリードレジスタ
１７ｃ…比較レジスタ
１７ｄ…メモリ
１７ｅ…制御レジスタ
１８…パルス制御部
２０…ＡＯＭドライバ
２１…モータコントローラ
２２…フレームグラバ
２３…ＣＰＵ

Claims

レーザ光を出射する光源と、
ホログラム記録媒体を保持する保持する保持部材と、
前記光源から出射されたレーザ光を前記保持部材により保持されたホログラム記録媒体上に導く光学系と、
前記レーザ光の光路上に介挿され、前記レーザ光の透過率を可変可能な光学素子と、
前記ホログラム記録媒体を透過したレーザ光を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づき、前記光学素子の透過率を制御する制御手段と、
前記ホログラム記録媒体に照射するレーザ光の入射角を可変する多重ミラーと
を具備し、
前記制御手段は、前記多重ミラーにより前記入射角を可変させながら、前記検出されたレーザ光の強度分布に基づいて、前記レーザ光の強度を制御するものであり、
前記多重ミラーは、支持部に回動可能に支持され、
前記支持部は、ボールネジに螺合された可動部に固着され、
前記ボールネジは、一端がパルスモータに固着されており、前記パルスモータの駆動により回転するようになっており、
前記ボールネジの回転により、可動部が一方向に移動するようになっており、
前記可動部の移動範囲を定めるリミットセンサ及び可動部の初期位置を定める原点センサが、前記一方向に並ぶように設けられている
ことを特徴とするホログラム装置。