JP5394275B2 - Wavefront controller operation amount control method and hologram reproducing apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、ホログラムを利用して画像情報の記録再生を行うホログラム記録再生システムにおいて、再生時参照光の波面を最適化するために配置された波面制御器の動作量を制御する方法に関し、特に、ホログラム記録媒体の収縮により生じる干渉縞歪みを補償する場合に好適な波面制御器の動作量制御方法およびこれを利用したホログラム再生装置に関する。   The present invention relates to a method for controlling the amount of operation of a wavefront controller arranged to optimize the wavefront of reference light during reproduction in a hologram recording / reproducing system that records and reproduces image information using a hologram. The present invention relates to an operation amount control method for a wavefront controller suitable for compensating for interference fringe distortion caused by shrinkage of a hologram recording medium, and a hologram reproducing apparatus using the same.

近年、高速で大容量の記録再生を目指した次世代光情報記録再生方式として、ホログラム記録再生方式の研究・開発が活発に行われている。   In recent years, as a next-generation optical information recording / reproducing method aiming at high-speed and large-capacity recording / reproducing, research and development of a hologram recording / reproducing method has been actively conducted.

従来のホログラム記録再生装置は、例えば図11に示すように構成されており、ここで、その概略を説明する。レーザ光源201から出射されたコヒーレントなレーザ光束は、発散レンズ202およびコリメートレンズ203からなるビームエキスパンダにより光束径を拡大され、半波長板204を透過し、ミラー205で偏向された後、偏光ビームスプリッタ206により2系の光束に分岐される。   A conventional hologram recording / reproducing apparatus is configured as shown in FIG. 11, for example, and the outline thereof will be described here. The coherent laser beam emitted from the laser light source 201 is expanded in beam diameter by a beam expander composed of a diverging lens 202 and a collimating lens 203, passes through a half-wave plate 204, is deflected by a mirror 205, and then a polarized beam. The light is branched into two light beams by the splitter 206.

偏光ビームスプリッタ206から図中下方に向かう光束は、開状態のシャッタ207および偏光ビームスプリッタ208を通過して空間光変調素子209に照射され、該空間光変調素子209により空間的に変調されて、ページデータと称される、白、黒2値の画素を2次元配列したデジタル画像情報を担持した信号光とされる。空間光変調素子209から出射された信号光は、入射した状態とは偏光方向が変化しており、偏光ビームスプリッタ208において図中左方に反射され、レンズ210によって光学的にフーリエ変換されてホログラム記録媒体(以下、単に「記録媒体」と称することがある)211へ照射される。   The light beam traveling downward in the figure from the polarization beam splitter 206 passes through the shutter 207 and the polarization beam splitter 208 in the open state and is irradiated onto the spatial light modulation element 209, and is spatially modulated by the spatial light modulation element 209, Signal light carrying digital image information, which is called page data, in which white and black binary pixels are two-dimensionally arranged. The polarization direction of the signal light emitted from the spatial light modulator 209 is changed from the incident state. The signal light is reflected to the left in the drawing by the polarization beam splitter 208 and optically Fourier transformed by the lens 210 to be holograms. Irradiated to a recording medium (hereinafter simply referred to as “recording medium”) 211.

一方、偏光ビームスプリッタ206から図中左方に向かう光束は、参照光(記録時参照光)とされ、ミラー222および開状態のシャッタ224を通過して、記録媒体211中の信号光が通過する場所へ、信号光とは別角度で照射される。   On the other hand, the light beam traveling leftward in the drawing from the polarization beam splitter 206 is used as reference light (recording reference light), passes through the mirror 222 and the open shutter 224, and the signal light in the recording medium 211 passes. The place is irradiated at a different angle from the signal light.

信号光および参照光を同時に照射すると記録媒体211内部の体積中に干渉縞が生じ、この縞分布を屈折率分布などの形態で記録媒体211の記録領域に転写することによりホログラム記録が行われる。なお、角度多重記録方式の場合には、異なるページデータを空間光変調素子209に表示させつつ、信号光および参照光に対する記録媒体211の角度(回転角度)を少しずつ変化させることにより、互いに異なるページデータを記録媒体211中の同一領域へ多重記録することが可能となり、高密度な情報格納が可能となる。   When the signal light and the reference light are simultaneously irradiated, interference fringes are generated in the volume inside the recording medium 211, and hologram recording is performed by transferring the fringe distribution to the recording area of the recording medium 211 in the form of a refractive index distribution or the like. In the case of the angle multiplex recording method, different page data are displayed on the spatial light modulation element 209, and different from each other by changing the angle (rotation angle) of the recording medium 211 with respect to the signal light and the reference light little by little. It becomes possible to multiplex-record page data in the same area in the recording medium 211, and high-density information storage is possible.

ホログラム記録媒体211に記録されたページデータを再生する場合には、シャッタ207を閉状態として、記録時と同一角度で参照光(再生時参照光)のみを記録媒体211に照射せしめることにより、同一の記録領域に複数のページデータが多重記録されていても、所望するページデータのみを選択的に取り出し、レンズ212を介してCCD(撮像素子)213にて撮像することができる。   When reproducing the page data recorded on the hologram recording medium 211, the shutter 207 is closed and the recording medium 211 is irradiated with only the reference light (reference light at the time of reproduction) at the same angle as that during recording. Even if a plurality of page data are recorded in the recording area, only desired page data can be selectively taken out and imaged by a CCD (imaging device) 213 via the lens 212.

ホログラム記録媒体として用いられることが多い光感光性樹脂材料(フォトポリマー)の場合、記録媒体内部に屈折率差を生じさせてホログラム(干渉縞)を記録する。このとき光重合により媒体収縮が生じる。また、信号記録時と信号再生時との間で温度差が生じた場合には、温度差の影響により記録媒体が収縮したり膨張したりすることがある。記録媒体が収縮あるいは膨張すると、媒体中に記録された干渉縞が歪んだ状態となる、いわゆる干渉縞歪みが生じる。歪んだ干渉縞に記録時と同様の参照光を入射しても、記録されたビットデータを誤りなく再生することが難しくなるため、再生データのSNR(Signal to Noise Ratio)が低下してしまう。   In the case of a photosensitive resin material (photopolymer) that is often used as a hologram recording medium, a hologram (interference fringes) is recorded by generating a refractive index difference inside the recording medium. At this time, medium shrinkage occurs due to photopolymerization. In addition, when a temperature difference occurs between signal recording and signal reproduction, the recording medium may contract or expand due to the influence of the temperature difference. When the recording medium contracts or expands, so-called interference fringe distortion occurs, in which the interference fringes recorded in the medium are distorted. Even if reference light similar to that at the time of recording is incident on the distorted interference fringes, it becomes difficult to reproduce the recorded bit data without error, so that the SNR (Signal to Noise Ratio) of the reproduced data is lowered.

最近、このような記録媒体の収縮(膨張を含む)が引き起こす干渉縞歪みにより生じる再生データの劣化(SNRの低下)を改善するために、干渉縞歪みを光学的に補償する方法が研究されている。光学的な補償方法の一つである適応光学を用いた補償方法では、参照光の光路中に波面制御器を設け、干渉縞歪みを光学的に補償するために最適な参照光波面を作るようにしている(下記特許文献1および非特許文献1参照)。これにより干渉縞歪みが補償でき、再生データの劣化を改善することができる。   Recently, a method for optically compensating for interference fringe distortion has been studied in order to improve reproduction data deterioration (SNR reduction) caused by interference fringe distortion caused by such shrinkage (including expansion) of the recording medium. Yes. In the compensation method using adaptive optics, which is one of the optical compensation methods, a wavefront controller is provided in the optical path of the reference light so as to create an optimal reference light wavefront for optically compensating for interference fringe distortion. (See Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 below). As a result, interference fringe distortion can be compensated, and deterioration of reproduced data can be improved.

上述の波面制御器としては、金属薄膜等で形成された反射鏡面を備えたデフォーマルブルミラー(Deformable Mirror;可変形鏡)が提案されている(下記特許文献1および非特許文献1参照)。反射鏡面は、基板からの突出量が可変に構成された複数のピン部材により裏面側から支持されており、ピン部材毎の突出量が調整されることにより、各々のピン部材により支持された鏡面の各領域がそれぞれ動作せしめられ、全体の形状が変化するように構成されている。   As the above-described wavefront controller, a deformable mirror having a reflecting mirror surface formed of a metal thin film or the like has been proposed (see Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 below). The reflecting mirror surface is supported from the back side by a plurality of pin members that are configured so that the amount of protrusion from the substrate is variable, and by adjusting the amount of protrusion for each pin member, the mirror surface supported by each pin member Each region is operated so that the overall shape changes.

このような反射鏡面の動作量(各ピン部材の突出量)は、該反射鏡面により形成された波面によって再生されたページデータを撮像し、その画像を輝度やSNR等に基づき評価し、その評価に応じて、より適切な波面が得られるように動作量を変えるという手順を繰り返しながら、最適な波面が得られるように高速で制御される。   The amount of movement of the reflecting mirror surface (the amount of protrusion of each pin member) is obtained by imaging page data reproduced by the wavefront formed by the reflecting mirror surface, evaluating the image based on luminance, SNR, etc. Accordingly, the procedure is changed at high speed so as to obtain an optimum wavefront while repeating the procedure of changing the operation amount so as to obtain a more appropriate wavefront.

その際の制御方式として、下記特許文献1および非特許文献1に記載の技術においては、再生時参照光の入力に対する再生ページデータの出力の応答が非線形となることを考慮して、遺伝的アルゴリズム(Generic Algorithm)を用いた制御方式を採用している。   As a control method at that time, in the techniques described in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 described below, a genetic algorithm is considered in consideration that the output response of reproduction page data to the input of reproduction reference light becomes nonlinear. A control method using (Generic Algorithm) is adopted.

特願2009−093989号明細書Japanese Patent Application No. 2009-093989

T. Muroi, et. al., “Optical Compensation of Distorted Data Image byInterference Fringe Distortion in Holographic Data Storage”, Appl. Opt., Vol.48, Iss. 19, pp. 3681-3690, 2009T. Muroi, et. Al., “Optical Compensation of Distorted Data Image by Interference Fringe Distortion in Holographic Data Storage”, Appl. Opt., Vol.48, Iss. 19, pp. 3681-3690, 2009

ホログラム記録再生システムの実用化に向けて、参照光波面を最適化するための所用時間の短縮化が課題となっている。このような課題解決のため、本願発明者は、波面制御器における反射鏡面の動作範囲(動作可能な範囲)に着目した。   For practical application of the hologram recording / reproducing system, reduction of the time required for optimizing the reference light wavefront has been an issue. In order to solve such a problem, the inventor of the present application paid attention to the operating range (operable range) of the reflecting mirror surface in the wavefront controller.

すなわち、動作範囲が必要以上に広く設定された場合、最適な参照光波面を得るための波面の計算や検索において、不必要な領域まで計算、検索することになるため、参照波面の最適解を求めるまでの時間が長くなってしまう、あるいは、波面の計算や検索を一定時間で強制的に終了するようにすれば、求められた波面の精度が低くなってしまう虞がある。   In other words, if the operating range is set wider than necessary, the calculation and search of the wavefront to obtain the optimal reference light wavefront will result in the calculation and search of unnecessary areas. There is a possibility that the time required until the calculation becomes longer, or if the calculation and search of the wavefront are forcibly terminated in a certain time, the accuracy of the calculated wavefront is lowered.

一方、動作範囲が狭すぎる場合、最適な参照光波面を得るための波面の計算や検索において、必要不可欠な領域における計算、検索を行うことができなくなって、参照光波面の最適解を求めることができなくなったり、求められた場合でも波面精度が大きく低下したりする虞がある。   On the other hand, if the operating range is too narrow, the calculation and search of the wavefront to obtain the optimal reference light wavefront cannot be performed in the indispensable region, and the optimal solution of the reference light wavefront is obtained. There is a risk that the wavefront accuracy may be greatly reduced even if it is not possible.

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、ホログラム記録媒体の収縮(膨張を含む)により生じる干渉縞歪みを補償するための波面制御器における反射鏡面の動作範囲を適切に設定し、再生時参照光の波面を最適化するのに要する時間の短縮化と波面精度の向上を達成し得る波面制御器の動作量制御方法およびホログラム再生装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, appropriately set the operating range of the reflecting mirror surface in the wavefront controller for compensating for interference fringe distortion caused by contraction (including expansion) of the hologram recording medium, An object of the present invention is to provide a method for controlling the amount of operation of a wavefront controller and a hologram reproducing apparatus capable of reducing the time required for optimizing the wavefront of reference light during reproduction and improving the wavefront accuracy.

上記目的を達成するため、本発明に係る波面制御器の動作量制御方法は、集束する信号光が記録時参照光とともに照射されることにより干渉縞が記録されたホログラム記録媒体と、該ホログラム記録媒体の収縮により生じる干渉縞歪みを補償するために再生時参照光の光路中に配置される波面制御器と、を備えたホログラム再生装置において、前記再生時参照光の波面を最適化する際に前記波面制御器の反射鏡面の動作量を制御する動作量制御方法であって、
前記信号光、前記記録時参照光および前記ホログラム記録媒体の相対位置関係と、該相対位置関係に基づくブラッグ条件と、前記ホログラム記録媒体の収縮率とに基づき、前記再生時参照光の波面を最適化するために必要な前記反射鏡面の動作量の最大値を予測し、該最大値を、該波面を最適化する過程における該反射鏡面の動作範囲を制限するための動作制限値に設定することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an operation amount control method for a wavefront controller according to the present invention includes a hologram recording medium on which interference fringes are recorded by irradiating a focused signal light together with a reference light during recording, and the hologram recording In a hologram reproducing apparatus comprising a wavefront controller disposed in an optical path of reproduction reference light to compensate for interference fringe distortion caused by contraction of a medium, when optimizing the wavefront of the reproduction reference light An operation amount control method for controlling an operation amount of a reflecting mirror surface of the wavefront controller,
Based on the relative positional relationship between the signal beam, the recording reference beam and the hologram recording medium, the Bragg condition based on the relative positional relationship, and the shrinkage rate of the hologram recording medium, the wavefront of the reproducing reference beam is optimized. Predicting the maximum value of the amount of movement of the reflecting mirror surface necessary for the conversion to the maximum, and setting the maximum value to an operation limit value for limiting the operating range of the reflecting mirror surface in the process of optimizing the wavefront It is characterized by.

また、本発明に係る波面制御器の動作量制御方法は、前記相対位置関係に基づき、前記信号光を構成する光線のうち前記記録時参照光の軸とのなす角の大きさが最小となる光線と該記録時参照光とにより形成される干渉縞K1の角度θK1と、該信号光を構成する光線のうち該記録時参照光の軸とのなす角の大きさが最大となる光線と該記録時参照光とにより形成される干渉縞K2の角度θK2と、を求める記録時干渉縞角度算出ステップと、
前記ブラッグ条件と、前記ホログラム記録媒体の収縮率と、前記記録時干渉縞角度算出ステップにおいて求められた前記干渉縞の角度θK1およびθK2とに基づき、該ホログラム記録媒体の収縮により歪んだ場合の前記干渉縞K1およびK2をそれぞれ再生するのに最適な再生時参照光の角度φR1およびφR2を求める再生時参照光角度算出ステップと、
求められた前記角度φR1およびφR2とこれらを相加平均した中間角度φとのそれぞれの角度差Δφ(=φR1−φ)およびΔφ(=φR2−φ)を求める角度差算出ステップと、
求められた前記角度差Δφを補償するために必要となる前記反射鏡面の動作量DDM1と、前記角度差Δφを補償するために必要となる前記反射鏡面の動作量DDM2とを算出し、これらを比較して大なる方を前記動作制限値とする動作制限値設定ステップと、を手順として含む。
The operation amount control how the wavefront control device according to the present invention, and based on the relative positional relationship, the magnitude of the angle between the axis of the recording time of the reference light of the light beam constituting the signal light is minimal becomes light and the angle theta K1 of the interference fringes K1 formed by the said recording time of the reference light, beam the magnitude of the angle between the axis of the recording time of the reference light of the light rays which constitute the signal light is maximized And a recording interference fringe angle calculating step for obtaining an angle θ K2 of the interference fringe K2 formed by the recording reference light,
When distortion occurs due to shrinkage of the hologram recording medium based on the Bragg condition, the shrinkage rate of the hologram recording medium, and the interference fringe angles θ K1 and θ K2 obtained in the recording interference fringe angle calculation step Reproducing reference light angle calculation step for obtaining optimum reproduction reference light angles φ R1 and φ R2 for reproducing the interference fringes K1 and K2, respectively,
Respective angular differences Δφ 1 (= φ R1 −φ R ) and Δφ 2 (= φ R2 −φ R ) between the obtained angles φ R1 and φ R2 and an intermediate angle φ R obtained by arithmetically averaging them are obtained. An angle difference calculating step;
The amount of operation D DM1 of the reflecting mirror surface required to compensate for the obtained angle difference Δφ 1 and the amount of operation D DM2 of the reflecting mirror surface required to compensate for the angle difference Δφ 2 are calculated. and, including the operation limit value setting step to the operation restriction value towards a large formed by comparing them, as steps.

また、前記ホログラム記録媒体が角度多重記録方式により複数の干渉縞が記録されたものである場合において、
前記ホログラム記録媒体の回転角度が最大となる時点で記録された干渉縞を再生する場合における前記反射鏡面の動作量の最大値DDMM1と、該回転角度が最小となる時点で記録された干渉縞を再生する場合における該反射鏡面の動作量の最大値DDMM2とを、上述の波面制御器の動作制御方法によりそれぞれ算出し、これらを比較して大なる方を前記動作制限値とすることができる。
Further, in the case where the hologram recording medium is a recording of a plurality of interference fringes by an angle multiplex recording method,
When the interference fringes recorded at the time when the rotation angle of the hologram recording medium becomes maximum are reproduced, the maximum value D DMM1 of the amount of movement of the reflecting mirror surface and the interference fringes recorded at the time when the rotation angle becomes minimum The maximum value D DMM2 of the operation amount of the reflecting mirror surface in the case of reproducing is calculated by the above-described operation control method of the wavefront controller, and the larger one is compared as the operation limit value. it can.

また、本発明に係るホログラム再生装置は、本発明に係る波面制御器の動作量制御方法により前記動作制限値が設定された波面制御器を備えてなることを特徴とする。   The hologram reproducing apparatus according to the present invention includes a wavefront controller in which the operation limit value is set by the operation amount control method of the wavefront controller according to the present invention.

本発明のホログラム再生装置における「再生」とは、ホログラムの再生機能を有することを示すものであり、ホログラムの記録機能は備えていないということを意味するものではない。すなわち、ホログラムの記録機能と再生機能の両方を備えている装置も本発明のホログラム再生装置の概念に含まれる。   “Reproduction” in the hologram reproducing apparatus of the present invention indicates that it has a hologram reproducing function, and does not mean that it does not have a hologram recording function. That is, an apparatus having both a hologram recording function and a reproducing function is also included in the concept of the hologram reproducing apparatus of the present invention.

本発明に係る波面制御器の動作量制御方法およびホログラム再生装置によれば、信号光、記録時参照光およびホログラム記録媒体の相対位置関係と、該相対位置関係に基づくブラッグ条件と、ホログラム記録媒体の収縮率とに基づき、再生時参照光の波面を最適化するために必要な前記反射鏡面の動作量の最大値を予測し、該最大値を、波面を最適化する過程における反射鏡面の動作範囲を制限するための動作制限値に設定することにより、反射鏡面の動作範囲が必要以上に広くなったり狭すぎたりすることなく、該動作範囲を適切に設定することが可能となり、再生時参照光の波面を最適化するのに要する時間(補償時間)を短縮化しつつ波面精度を向上させることができる。   According to the method for controlling the operation amount of the wavefront controller and the hologram reproducing apparatus according to the present invention, the relative positional relationship between the signal light, the recording reference light, and the hologram recording medium, the Bragg condition based on the relative positional relationship, and the hologram recording medium Based on the shrinkage rate of the mirror, the maximum value of the amount of movement of the reflecting mirror surface necessary for optimizing the wavefront of the reference light during reproduction is predicted, and the operation of the reflecting mirror surface in the process of optimizing the wavefront is estimated based on the maximum value By setting the operation limit value to limit the range, it is possible to appropriately set the operation range without making the operation range of the reflector surface unnecessarily wide or too narrow. Wavefront accuracy can be improved while shortening the time (compensation time) required to optimize the wavefront of light.

また、補償時間の短縮化(補償速度の向上)と波面精度の向上により、再生データのSNRの向上が図れ、これにより、ホログラム記録媒体に高密度に多重記録されたデータの良好な再生が可能となるので、従来のものよりも大容量での記録再生が可能となる。   In addition, by reducing the compensation time (improving compensation speed) and improving the wavefront accuracy, it is possible to improve the SNR of the reproduced data, thereby enabling good reproduction of the data multiplexed and recorded on the hologram recording medium at high density. Therefore, recording / reproduction with a larger capacity than the conventional one is possible.

一実施形態に係るホログラム再生装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the hologram reproduction apparatus which concerns on one Embodiment. 波面制御器の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of a wavefront controller. 信号光、記録時参照光およびホログラム記録媒体の相対位置関係と、記録される干渉縞の角度とを示す概念図(信号光が平行光の場合)である。It is a conceptual diagram which shows the relative positional relationship of signal light, recording reference light, and a hologram recording medium, and the angle of the interference fringe recorded (when signal light is parallel light). ホログラム記録媒体の収縮率と干渉縞歪みとの関係を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the relationship between the shrinkage rate of a hologram recording medium, and interference fringe distortion. 媒体収縮時における再生時参照光の照射角度を示す概念図(信号光が平行光の場合)である。It is a conceptual diagram which shows the irradiation angle of the reference light at the time of reproduction | regeneration at the time of medium shrinkage | contraction (when signal light is parallel light). 媒体収縮時におけるブラッグ条件を満たす媒体中の光路を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the optical path in the medium which satisfy | fills the Bragg condition at the time of medium contraction. 信号光、記録時参照光およびホログラム記録媒体の相対位置関係と、記録される干渉縞の角度とを示す概念図(信号光が集束光の場合)である。It is a conceptual diagram which shows the relative positional relationship of signal light, the recording reference light and the hologram recording medium, and the angle of the interference fringe to be recorded (when the signal light is focused light). 媒体収縮時における再生時参照光の照射角度を示す概念図(信号光が集束光の場合)である。It is a conceptual diagram which shows the irradiation angle of the reference light at the time of reproduction | regeneration at the time of medium shrinkage | contraction (when signal light is focused light). ホログラム記録媒体への信号光の入射角度と薄膜ミラーの最大の動作量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the incident angle of the signal beam | light to a hologram recording medium, and the maximum operation amount of a thin film mirror. 記録時と同じ波面の参照光を用いて再生されたページデータ像(a)と、本発明を適用して補償した波面の参照光を用いて再生されたページデータ像(b)とを示す図である。The figure which shows the page data image (a) reproduced | regenerated using the reference light of the same wave front as the time of recording, and the page data image (b) reproduced | regenerated using the reference light of the wave front compensated by applying this invention It is. 従来のホログラム再生装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the conventional hologram reproduction apparatus.

以下、本発明に係る波面制御器の動作量制御方法およびホログラム再生装置の実施形態について、上記図面を参照しながら詳細に説明する。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a wavefront controller operation amount control method and a hologram reproducing apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

まず、図1を用いて本発明の一実施形態に係るホログラム再生装置について説明する。このホログラム再生装置は、ホログラムの記録機能と再生機能とを備えた記録再生装置として構成されており、また、ホログラム記録媒体(以下、単に「記録媒体」と称することがある)11は光感光性樹脂材料(フォトポリマー)で構成され、角度多重記録方式が採用されている。以下、その仕組み(記録再生操作の流れ)について説明する。   First, a hologram reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This hologram reproducing apparatus is configured as a recording / reproducing apparatus having a hologram recording function and a reproducing function, and a hologram recording medium (hereinafter sometimes simply referred to as “recording medium”) 11 is photosensitive. It is composed of a resin material (photopolymer), and an angle multiplex recording method is adopted. The mechanism (flow of recording / reproducing operation) will be described below.

レーザ光源1から出射されたコヒーレントなレーザ光束は、発散レンズ2およびコリメートレンズ3からなるビームエキスパンダにより光束径を拡大され、半波長板4を透過し、ミラー5で偏向された後、偏光ビームスプリッタ6により2系の光束に分岐される。   The coherent laser beam emitted from the laser light source 1 is expanded in beam diameter by a beam expander composed of a diverging lens 2 and a collimating lens 3, passes through a half-wave plate 4, is deflected by a mirror 5, and then is a polarized beam. The light is branched into two light beams by the splitter 6.

偏光ビームスプリッタ6から図中下方に向かう光束は、開状態のシャッタ7および偏光ビームスプリッタ8を通過して空間光変調素子9に照射され、該空間光変調素子9により空間的に変調されて、白、黒2値の画素が2次元配列されたデジタル画像からなるページデータを担持した信号光とされる。空間光変調素子9から出射された信号光は、入射した状態とは偏光方向が変化しており、偏光ビームスプリッタ8において図中左方に反射され、レンズ10によって光学的にフーリエ変換されてホログラム記録媒体11へ照射される。   The light beam traveling downward in the figure from the polarization beam splitter 6 passes through the shutter 7 and the polarization beam splitter 8 in the open state, and is irradiated onto the spatial light modulation element 9, and is spatially modulated by the spatial light modulation element 9, The signal light carries page data composed of a digital image in which white and black binary pixels are two-dimensionally arranged. The polarization direction of the signal light emitted from the spatial light modulator 9 is changed from that of the incident light, and is reflected leftward in the drawing by the polarization beam splitter 8 and optically Fourier transformed by the lens 10 to be holograms. The recording medium 11 is irradiated.

一方、偏光ビームスプリッタ6から図中左方に向かう光束は、参照光(記録時参照光)とされ、波面制御器21および開状態のシャッタ24を通過して、記録媒体11中の信号光が通過する場所へ、信号光とは別角度で照射され、これにより、記録媒体11中に干渉縞が記録される。   On the other hand, the light beam traveling from the polarizing beam splitter 6 toward the left in the figure is used as reference light (recording reference light), passes through the wavefront controller 21 and the open shutter 24, and the signal light in the recording medium 11 is transmitted. The passing place is irradiated at an angle different from that of the signal light, whereby interference fringes are recorded in the recording medium 11.

記録媒体11は、図示されない回転ステージ上に取り付けられ、参照光および信号光に対し所定の角度だけ回転し得るようになっている。角度を少しずつ変化させることにより、記録媒体11の同一領域に互いに異なる複数のページデータを記録する角度多重記録が可能となっている。   The recording medium 11 is mounted on a rotary stage (not shown) and can rotate by a predetermined angle with respect to the reference light and the signal light. By changing the angle little by little, angle multiplex recording for recording a plurality of different page data in the same area of the recording medium 11 is possible.

ホログラム記録媒体11に記録されたページデータを再生する場合には、シャッタ7を閉状態として、参照光(再生時参照光)のみを記録媒体11に照射せしめることにより、同一の記録領域に多重記録された複数のページデータから、所望するページデータのみを選択的に再生し、レンズ12を介してCCD(撮像素子)13にて撮像する。   When the page data recorded on the hologram recording medium 11 is reproduced, the shutter 7 is closed and the recording medium 11 is irradiated with only the reference light (reference light at the time of reproduction), thereby performing multiple recording in the same recording area. Of the plurality of page data, only desired page data is selectively reproduced and imaged by a CCD (imaging device) 13 via the lens 12.

上記波面制御器21は、ホログラム記録媒体の収縮(膨張を含む)により生じる干渉縞歪みを補償するために配置されたものであり、図2に示すように、反射鏡面としての薄膜ミラー51が、図中上下方向に進退可能な複数のピン部材(図2では中心軸Cから最も離れた2本のピン部材P,Pのみを図示)により裏面側から支持されてなるデフォーマブルミラーであり、ピン部材毎の基板52からの突出量が調整されることにより、各々のピン部材により支持された薄膜ミラー51の各領域がそれぞれ上下方向に動作せしめられ、薄膜ミラー51全体の形状が変化するように構成されている。 The wavefront controller 21 is arranged to compensate for interference fringe distortion caused by the shrinkage (including expansion) of the hologram recording medium. As shown in FIG. A deformable mirror that is supported from the back side by a plurality of pin members (only two pin members P 1 and P 2 farthest from the central axis C 1 are shown in FIG. 2) that can be moved back and forth in the figure. Yes, by adjusting the amount of protrusion from the substrate 52 for each pin member, each region of the thin film mirror 51 supported by each pin member is moved in the vertical direction, and the shape of the entire thin film mirror 51 changes. Is configured to do.

この薄膜ミラー51の動作量(各ピン部材の突出量)は、図1に示す計測制御装置40において、遺伝的アルゴリズムを用いた制御方式により制御される。すなわち、計測制御装置40においては、CCD13にて撮像された再生データを評価し、その評価結果に応じた制御信号を波面制御器21に出力して薄膜ミラー51の動作量を変更する処理を、遺伝的アルゴリズムにより繰り返し行い、再生時参照光の波面を最適化する。   The movement amount of the thin film mirror 51 (the protruding amount of each pin member) is controlled by the control method using a genetic algorithm in the measurement control device 40 shown in FIG. That is, the measurement control device 40 evaluates the reproduction data imaged by the CCD 13, outputs a control signal corresponding to the evaluation result to the wavefront controller 21, and changes the operation amount of the thin film mirror 51. It is performed repeatedly using a genetic algorithm to optimize the wavefront of the reference light during playback.

遺伝的アルゴリズムでは、複数の個体からなる集団(個体群)が想定されるとともに、各個体の形質を規定する要素としての遺伝子が定義され、遺伝子の複製、交叉、突然変異等が繰り返し実行される。そして、適応度に基づいて環境に最も適合する個体が次世代を形成していく。具体的には、薄膜ミラー51の状態が個体、各ピン部材の突出量(基板52に対する突出位置)が遺伝子とされる。適応度としては、再生データの輝度やSNR等が用いられる。   In the genetic algorithm, a group (individual group) consisting of a plurality of individuals is assumed, a gene as an element that defines the trait of each individual is defined, and gene duplication, crossover, mutation, etc. are repeatedly executed. . Based on the fitness, individuals that are most suitable for the environment will form the next generation. Specifically, the state of the thin film mirror 51 is an individual, and the protrusion amount of each pin member (protrusion position with respect to the substrate 52) is a gene. As the fitness, the brightness of reproduction data, SNR, and the like are used.

また、薄膜ミラー51の動作量の制御においては、本発明の一実施形態に係る波面制御器の動作量制御方法が適用されており、薄膜ミラー51の動作範囲が適正なものに設定されている。   In addition, in the control of the operation amount of the thin film mirror 51, the operation amount control method of the wavefront controller according to the embodiment of the present invention is applied, and the operation range of the thin film mirror 51 is set to an appropriate one. .

以下、本発明の一実施形態に係る波面制御器の動作量制御方法について説明する。ここでは、理解を容易とするために、信号光が平行光とされた場合を先に説明し、この説明に基づいて信号光が集束光である実施形態の場合について述べることとする。なお、図3〜図8は本発明方法の原理を説明するものであり、図示された信号光、記録時参照光、記録媒体、再生時参照光および干渉縞の相対位置関係等は、図1に示すものとは必ずしも一致しない。   Hereinafter, the operation amount control method of the wavefront controller according to the embodiment of the present invention will be described. Here, for easy understanding, the case where the signal light is parallel light will be described first, and the case of the embodiment in which the signal light is focused light will be described based on this description. 3 to 8 illustrate the principle of the method of the present invention. The relative positional relationship between the illustrated signal light, recording reference light, recording medium, reproduction reference light, and interference fringes is shown in FIG. Does not necessarily match.

図3に示すように、記録時(収縮前)の記録媒体の厚さをdとする。また、信号光と参照光はともに平行光であり、図中の軸A(任意に設定可能)に対する、信号光、記録時参照光、媒体中に記録された干渉縞および記録媒体の各角度を、それぞれθ、θ、θおよびθとする。 As shown in FIG. 3, let d be the thickness of the recording medium during recording (before shrinkage). Further, both the signal light and the reference light are parallel lights, and each angle of the signal light, the recording reference light, the interference fringes recorded in the medium, and the recording medium with respect to the axis A 1 (can be arbitrarily set) in the figure. Are θ S , θ R , θ K, and θ M , respectively.

信号光と参照光の角度から、干渉縞角度は下式(1)により算出される。   From the angle of the signal light and the reference light, the interference fringe angle is calculated by the following equation (1).

図4に示すように、記録媒体が収縮すると(収縮率をαとする)、記録媒体の厚さdが(1−α)dに縮み、これにより干渉縞の角度が変化する。このときの角度をφとすると、下式(2)の関係が成立し、これから角度φを、下式(3)により算出することができる。なお、記録媒体の収縮率は、記録媒体のメーカーが測定値を公表している場合は、その公表値を用いることができる。また、共に平行光からなる信号光および参照光を用いて角度多重記録方式により複数(30頁程度)のページデータを記録し、それらを再生したときの各データの状態から、収縮率を求めることも可能である。収縮率は記録媒体の材料に依存するので、一度測定をしておけば、同じ材料からなる他の記録媒体の収縮率も同じとして用いることが可能となる。 As shown in FIG. 4, when the recording medium contracts (the contraction rate is α), the recording medium thickness d contracts to (1−α) d, thereby changing the angle of the interference fringes. When the angle of this time is phi K, it satisfied the relationship of the formula (2), from which the angle phi K, can be calculated by the following equation (3). In addition, when the manufacturer of the recording medium publishes the measured value, the published value can be used as the shrinkage rate of the recording medium. In addition, a plurality of (about 30 pages) page data is recorded by the angle multiplex recording method using the signal light and the reference light, both of which are parallel light, and the contraction rate is obtained from the state of each data when they are reproduced. Is also possible. Since the shrinkage rate depends on the material of the recording medium, once measured, the shrinkage rate of other recording media made of the same material can be used as the same.

図5に示すように、歪んだ干渉縞から再生するときには、歪んだ干渉縞の角度φに合うように参照光を角度φで照射する必要がある。この角度φは、信号光、記録時参照光および記録媒体の相対位置関係に基づくブラッグ条件により求めることができる。 As shown in FIG. 5, when reproducing the distorted interference fringes, it is necessary to irradiate the reference beam to match the angle phi K distorted interference fringes at an angle phi R. The angle phi R can be obtained by the signal light, the Bragg condition based on the relative positional relationship between the recording time of the reference light and the recording medium.

すなわち、図6に示すように、ブラッグ条件を満たすためには、記録媒体中での信号光と記録時参照光の光路長の和が波長の整数倍になる必要がある。したがって、媒体収縮前は、下式(4)の関係が成立することが必要となり、媒体収縮後は下式(5)の関係が成立することが必要となる。   That is, as shown in FIG. 6, in order to satisfy the Bragg condition, the sum of the optical path lengths of the signal light in the recording medium and the recording reference light needs to be an integral multiple of the wavelength. Therefore, the relationship of the following equation (4) needs to be established before the medium contraction, and the relationship of the following equation (5) needs to be established after the medium contraction.

上式(4)および(5)から、下式(6)の関係が導かれる。   From the above equations (4) and (5), the relationship of the following equation (6) is derived.

上式(6)に上式(3)を代入して整理すると、歪んだ干渉縞がブラッグ条件を満たすための参照光角度φは、下式(7)により求めることができる。 And rearranging by substituting the above equation (3) in the above equation (6), the reference light angle phi R of the interference fringes for satisfying the Bragg condition distorted, can be obtained by the following equation (7).

したがって、記録媒体の収縮により生じる干渉縞歪みを補償するために必要となる、再生時参照光の補償角度(記録時参照光の角度と再生時参照光の角度との差)Δθは、下式(8)により求めることができる。   Therefore, the compensation angle of the reference light during reproduction (difference between the angle of the reference light during recording and the angle of the reference light during reproduction) Δθ required to compensate for interference fringe distortion caused by the shrinkage of the recording medium is expressed by the following equation: It can be obtained by (8).

次に、信号光が集束光とされた、図1に示す実施形態に対応した場合の波面制御器の動作量制御方法(以下「本実施形態方法」と称する)について説明する。   Next, an operation amount control method (hereinafter referred to as “method of the present embodiment”) of the wavefront controller when the signal light is focused light and corresponds to the embodiment shown in FIG. 1 will be described.

本実施形態方法は、信号光、記録時参照光および記録媒体の相対位置関係と、該相対位置関係に基づくブラッグ条件と、記録媒体の収縮率とに基づき、再生時参照光の波面を最適化するために必要な反射鏡面(薄膜ミラー51)の動作量の最大値を予測し、該最大値を、参照光波面を最適化する過程における反射鏡面の動作範囲を制限するための動作制限値に設定するものであり、具体的には、以下の手順で行われる。   The method of the present embodiment optimizes the wavefront of the reference light during reproduction based on the relative positional relationship between the signal light, the reference light during recording and the recording medium, the Bragg condition based on the relative positional relationship, and the shrinkage rate of the recording medium. The maximum value of the amount of operation of the reflecting mirror surface (thin film mirror 51) necessary to perform the prediction is predicted, and the maximum value is set as an operation limit value for limiting the operating range of the reflecting mirror surface in the process of optimizing the reference light wavefront. Specifically, it is performed according to the following procedure.

〈1〉図7に示すように、信号光、記録時参照光および記録媒体の相対位置関係が設定されている場合において、この相対位置関係に基づき、信号光を構成する光線のうち記録時参照光の軸とのなす角の大きさが最小となる光線LS1と記録時参照光とにより形成される干渉縞K1の角度θK1と、該信号光を構成する光線のうち記録時参照光の軸Aとのなす角の大きさが最大となる光線LS2と、記録時参照光とにより形成される干渉縞K2の角度θK2と(図7中の各角度は、信号光の軸Aを始線として図中時計回りの角度を正、反時計回りの角度を負として表示している)を求める(記録時干渉縞角度算出ステップ)。 <1> As shown in FIG. 7, when the relative positional relationship between the signal light, the recording reference light, and the recording medium is set, based on this relative positional relationship, reference is made to the recording light among the light beams constituting the signal light. The angle θ K1 of the interference fringe K1 formed by the light beam L S1 having the smallest angle with the optical axis and the recording reference light, and the recording reference light among the light beams constituting the signal light. a ray L S2 of the magnitude of the angle between the axis a R is maximum, the angle in the angle theta K2 (FIG. 7 during recording reference beam and interference fringes K2 formed by the axis a of the signal light S is the starting line, and the clockwise angle in the figure is displayed as positive and the counterclockwise angle is displayed as negative) (interference fringe angle calculation step during recording).

図7に示すように信号光が集束している場合、信号光の入射角度は位置により異なる。信号光の軸Aに対する上述の光線LS1および光線LS2の角度をθS1、θS2とし、これらの光線LS1および光線LS2と参照光(軸Aに対する角度をθとする)によって形成される上記干渉縞K1およびK2の各角度θK1およびθK2は、上式(1)から、下式(9)、(10)により求めることができる。 When the signal light is focused as shown in FIG. 7, the incident angle of the signal light varies depending on the position. Angle theta S1 signal described above with respect to the axis A S of the light beam L S1 and light L S2, and theta S2, (the angle between theta R relative to the axis A S) These rays L S1 and light L S2 and a reference beam The angles θ K1 and θ K2 of the interference fringes K1 and K2 formed by the above equation (1) can be obtained from the above equations (1) by the following equations (9) and (10).

〈2〉上記相対位置関係に基づくブラッグ条件と、記録媒体の収縮率と、記録時干渉縞角度算出ステップにおいて求められた上記干渉縞の角度θK1およびθK2とに基づき、記録媒体の収縮により歪んだ場合の上記干渉縞K1およびK2をそれぞれ再生するのに最適な再生時参照光の角度φR1およびφR2を求める(再生時参照光角度算出ステップ)。 <2> Based on the Bragg condition based on the relative positional relationship, the shrinkage rate of the recording medium, and the interference fringe angles θ K1 and θ K2 obtained in the recording interference fringe angle calculation step, The optimum reproduction reference light angles φ R1 and φ R2 for reproducing the interference fringes K1 and K2 when distorted are obtained (reproduction reference light angle calculation step).

図8に示すように、信号光が集束光の場合、信号光の入射角度が位置により異なることから、干渉縞の歪み方が場所により異なり、このため、歪んだ干渉縞を補償するための再生時参照光の角度も位置により異なることになる。記録媒体の収縮により歪んだ場合の干渉縞K1およびK2をそれぞれ再生するのに最適な再生時参照光の角度φR1およびφR2は、上式(7)から、それぞれ下式(11)、(12)により求めることができる。 As shown in FIG. 8, when the signal light is a focused light, the incident angle of the signal light varies depending on the position, so the distortion pattern of the interference fringes varies depending on the location. Therefore, reproduction for compensating the distorted interference fringes is performed. The angle of the hour reference light also varies depending on the position. The angles φ R1 and φ R2 of the reproduction reference light optimal for reproducing the interference fringes K1 and K2 when distorted due to the shrinkage of the recording medium are obtained from the above equation (7) and the following equations (11), ( 12).

〈3〉再生時参照光角度算出ステップにおいて求められた角度φR1およびφR2と、これらを相加平均した中間角度φとのそれぞれの角度差Δφ(=φR1−φ)およびΔφ(=φR2−φ)を求める(角度差算出ステップ)。 <3> Respective angle differences Δφ 1 (= φ R1 −φ R ) and Δφ between the angles φ R1 and φ R2 obtained in the reference light angle calculation step during reproduction and the intermediate angle φ R obtained by arithmetic averaging of these angles 2 (= φ R2 −φ R ) is obtained (angle difference calculating step).

ここで、中間角度φは、下式(13)により求められ、角度差ΔφおよびΔφは、下式(14)および(15)によりそれぞれ求められる。 The intermediate angle phi R is determined by the following equation (13), the angle difference [Delta] [phi 1 and [Delta] [phi 2 are determined respectively by the following formulas (14) and (15).

〈4〉角度差算出ステップにおいて求められた上記角度差Δφを補償するために必要となる反射鏡面の動作量DDM1と、同じく上記角度差Δφを補償するために必要となる反射鏡面の動作量DDM2とを算出し、これらを比較して大なる方を反射鏡面の動作範囲を制限する動作制限値とする(動作制限値設定ステップ)。この意義は以下のとおりである。 <4> Reflector mirror operation amount D DM1 required to compensate for the angle difference Δφ 1 obtained in the angle difference calculation step, and the reflector mirror surface required to compensate for the angle difference Δφ 2 . The operation amount D DM2 is calculated, and these are compared, and the larger one is set as the operation limit value for limiting the operation range of the reflecting mirror surface (operation limit value setting step). The significance of this is as follows.

すなわち、場所により歪み方が異なる干渉縞からホログラムを再生するときには、図8に示すように、初めに上記中間角度φに再生時参照光の軸A´が位置するように、反射面鏡と記録媒体との相対角度を調整する。しかし、この相対角度を調整しただけでは、反射面鏡から反射される再生時参照光は、軸A´に沿って進行する平行光となるため、記録媒体の収縮により歪んだ場合の干渉縞K1およびK2の位置に入射する再生時参照光の角度も中間角度φと同じとなる。この中間角度φと、歪んだ場合の干渉縞K1およびK2をそれぞれ再生するのに最適な再生時参照光の角度φR1およびφR2との間には、上述の如く角度差ΔφおよびΔφが生じている。したがって、歪んだ場合の干渉縞K1およびK2を良好に再生するには、この角度差Δφ,Δφを補償する必要がある。 That is, when the way the distortion plays a hologram from different interference fringes on the location, as shown in FIG. 8, as the intermediate angle φ axis A of the R to the reproduction time of the reference beam R 'is positioned at the beginning, the reflecting surface mirror And the relative angle of the recording medium. However, only by adjusting this relative angle, the reproduction-time reference light reflected from the reflecting mirror becomes parallel light traveling along the axis A R ′. angle of reproduction reference beam incident on the position of the K1 and K2 be the same as the intermediate angle phi R. And the intermediate angle phi R, between the angle phi R1 and phi R2 interference fringes K1 and K2 of the optimal reproduction reference beam to reproduce each case distorted, as described above angular difference [Delta] [phi 1 and [Delta] [phi 2 has occurred. Therefore, in order to satisfactorily reproduce the interference fringes K1 and K2 when distorted, it is necessary to compensate for the angle differences Δφ 1 and Δφ 2 .

この角度差Δφ,Δφは、遺伝的アルゴリズムを用いた制御により反射鏡面(薄膜ミラー51)が動作せしめられることによって最終的に補償されるものであるが、反射鏡面の動作範囲が必要以上に大きく設定されていると、制御過程において反射鏡面が、最終的に必要となる動作量を超えて動作せしめられ、これが要因となって補償に要する時間が長大化する虞がある。 These angle differences Δφ 1 and Δφ 2 are finally compensated by operating the reflecting mirror surface (thin film mirror 51) by control using a genetic algorithm, but the operating range of the reflecting mirror surface is more than necessary. If it is set to a large value, the reflecting mirror surface will be operated in excess of the amount of motion that is finally required in the control process, and this may cause a long time for compensation.

そこで、上述の角度差ΔφおよびΔφを補償するために必要となる反射鏡面の動作量DDM1およびDDM2を予め算出し、これらを比較して大なる方を動作制限値とするものである。本実施形態方法では、図9に示すように、波面制御器21のピン部材P,Pが、上記角度差Δφ,Δφを補償するためにそれぞれ動作するピン部材であるとして、その動作量DDM1,DDM2を算出する。薄膜ミラー51の中心軸Cからピン部材P,Pまでの距離(互いに等しい)をPDMとし、ピン部材P,Pの各動作量DDM1,DDM2によりピン部材P,Pの各位置における薄膜ミラー51の角度(中心軸Cと垂直な基板52に対する角度)が上記角度差Δφ,Δφに等しくなるとすると、DDM1およびDDM2は、下式(16)および(17)によりそれぞれ算出される。 Therefore, the mirror mirror movement amounts D DM1 and D DM2 necessary for compensating the angle differences Δφ 1 and Δφ 2 described above are calculated in advance, and the larger one is compared as the operation limit value. is there. In the method of the present embodiment, as shown in FIG. 9, it is assumed that the pin members P 1 and P 2 of the wavefront controller 21 are pin members that operate to compensate for the angle differences Δφ 1 and Δφ 2 , respectively. The operation amounts D DM1 and D DM2 are calculated. Central axis distance from C 1 to pin member P 1, P 2 and (mutually equal) and P DM, the pin member P 1, the pin member P 1 by the operation amount D DM1, D DM2 of P 2 of the thin-film mirror 51, Assuming that the angle of the thin film mirror 51 at each position of P 2 (the angle with respect to the substrate 52 perpendicular to the central axis C 1 ) is equal to the angle difference Δφ 1 , Δφ 2 , D DM1 and D DM2 are expressed by the following equation (16): And (17), respectively.

算出されたDDM1およびDDM2の大きさを比較し、DDM1>DDM2の場合には、DDM1を薄膜ミラー51の動作範囲の制限値とし、DDM1<DDM2の場合には、DDM2を薄膜ミラー51の動作範囲の制限値とする。すなわち、薄膜ミラー51の動作範囲Dは、DDM1>DDM2の場合には、下式(18)で表され、DDM1<DDM2の場合には、下式(19)で表されることとなる。 The calculated sizes of D DM1 and D DM2 are compared. When D DM1 > D DM2 , D DM1 is set as the limit value of the operating range of the thin film mirror 51, and when D DM1 <D DM2 , D DM1 is set. DM2 is the limit value of the operating range of the thin film mirror 51. That is, the operation range D D of thin-film mirror 51, in the case of D DM1> D DM2 is represented by the following formula (18), in the case of D DM1 <D DM2 is expressed by the following formula (19) It will be.

角度多重記録方式を採用する場合には、上述した手順における記録媒体の角度θMは、多重記録される複数のページデータ毎に変化することとなる。そこで、記録媒体の回転角度が最大となる時点で記録されたページデータを再生する場合における薄膜ミラー51の動作量の最大値DDMM1と、回転角度が最小となる時点で記録されたページデータを再生する場合における薄膜ミラー51の動作量の最大値DDMM2とを、上述の手順に従ってそれぞれ算出し、これらを比較して大なる方を、薄膜ミラー51の動作制限値とする。すなわち、薄膜ミラー51の動作範囲Dは、DDMM1>DDMM2の場合には、下式(20)で表され、DDMM1<DDMM2の場合には、下式(21)で表されることとなる。 When the angle multiplex recording method is employed, the angle θ M of the recording medium in the above-described procedure changes for each of a plurality of page data to be multiplex recorded. Therefore, when the page data recorded at the time when the rotation angle of the recording medium becomes maximum is reproduced, the maximum value D DMM1 of the operation amount of the thin film mirror 51 and the page data recorded at the time when the rotation angle becomes minimum are obtained. The maximum value D DMM2 of the operation amount of the thin film mirror 51 in the case of reproduction is calculated according to the above-described procedure, and the larger one is compared to be the operation limit value of the thin film mirror 51. That is, the operation range D D of thin-film mirror 51, in the case of D DMM1> D DMM2 is represented by the following formula (20), in the case of D DMM1 <D DMM2 is expressed by the following formula (21) It will be.

このように薄膜ミラー51の動作範囲を限定することにより、余計な計算や検索が低減できるため、補償時間の短縮や補償精度の向上が可能になる。   By limiting the operating range of the thin film mirror 51 in this way, unnecessary calculations and searches can be reduced, so that the compensation time can be shortened and the compensation accuracy can be improved.

以下、本発明を適用した場合の効果を検証した結果について説明する。効果の検証は、図1に示す態様のホログラム再生装置を用い、角度多重記録方式を採用した場合について行った。   Hereinafter, the result of verifying the effect when the present invention is applied will be described. The verification of the effect was performed for the case where the hologram reproducing apparatus having the mode shown in FIG.

記録再生するときの記録媒体11の角度(上記角度θ)は90°から100°に設定した。また、レンズ10の焦点距離を50mm、記録時の像の大きさを7.7mmとした。このとき、信号光の両端の角度(上記角度θS1およびθS2)は8.75°および-8.75°となった。また、記録時参照光の角度(上記角度θ)は40°とした。 The angle of the recording medium 11 when recording / reproducing (the angle θ M ) was set from 90 ° to 100 °. The focal length of the lens 10 was 50 mm, and the image size during recording was 7.7 mm. At this time, the angles of the both ends of the signal light (the angles θ S1 and θ S2 ) were 8.75 ° and −8.75 °. In addition, the angle of the reference light during recording (the above angle θ R ) was 40 °.

図9は、記録媒体11の角度が90°,95°および100°の各場合における、信号光の入射角度と、干渉縞歪みを補償するのに必要となる反射鏡面51の最大の動作量との関係を示している。記録媒体の角度が90°のときに、薄膜ミラー51の動作量が最大となり、このときの動作量は2μmであると求められた。   FIG. 9 shows the incident angle of the signal light and the maximum operation amount of the reflecting mirror surface 51 required to compensate for interference fringe distortion when the angle of the recording medium 11 is 90 °, 95 °, and 100 °. Shows the relationship. When the angle of the recording medium is 90 °, the operation amount of the thin film mirror 51 is maximized, and the operation amount at this time is determined to be 2 μm.

これにより、薄膜ミラー51の動作範囲を0から2μmとし、この動作範囲において、前掲の特許文献1、非特許文献1に開示した遺伝的アルゴリズムを用いて、再生時参照光の波面の最適化を行った。   As a result, the operating range of the thin film mirror 51 is set to 0 to 2 μm, and in this operating range, the wavefront of the reference light during reproduction is optimized using the genetic algorithm disclosed in the above-mentioned Patent Document 1 and Non-Patent Document 1. went.

図10に示すように、記録時と同じ波面の参照光を用いて再生されたページデータ像(a)と、薄膜ミラー51の動作範囲を0から2μmに制限し、遺伝的アルゴリズムを用いて補償した波面の参照光を用いて再生されたページデータ像(b)とを比較すると、(a)においては再生像が暗く再生データが得られない領域からも、(b)においては再生データが得られた。このことから、本発明を適用して、波面制御器の動作範囲を制限した場合においても光学的に干渉縞歪みを補償することができ、再生データの劣化を改善できることが確かめられた。   As shown in FIG. 10, the page data image (a) reproduced using the reference light having the same wavefront as that at the time of recording and the operating range of the thin film mirror 51 are limited to 0 to 2 μm and compensated using a genetic algorithm. Comparing with the page data image (b) reproduced using the reference light having the wave front, the reproduced data is obtained in (b) even from the area where the reproduced image is dark and no reproduced data is obtained in (a). It was. From this, it was confirmed that even when the operating range of the wavefront controller is limited by applying the present invention, the interference fringe distortion can be optically compensated and the deterioration of the reproduction data can be improved.

また、薄膜ミラー51の動作範囲を制限せずに、同様の遺伝的アルゴリズムを用いて再生時参照光の波面の最適化を行った場合についても検証したところ、本発明を適用した場合では、制御ステップ数が64であったのに対し、動作制限値を設定しない場合には、制御ステップ数が192に達した。このことから、本発明を適用して、波面制御器の動作範囲を制限した場合には、制御ステップ数を大幅に減縮することが可能となり、光学的に干渉縞歪みを補償するのに要する時間を短縮化できることが確かめられた。   In addition, when the wavefront of the reference light during reproduction is optimized using the same genetic algorithm without limiting the operating range of the thin film mirror 51, the control is performed when the present invention is applied. While the number of steps was 64, when the operation limit value was not set, the number of control steps reached 192. Therefore, when the present invention is applied to limit the operating range of the wavefront controller, the number of control steps can be greatly reduced, and the time required to optically compensate for interference fringe distortion. It was confirmed that can be shortened.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に態様が限定されるものではない。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment.

例えば、波面制御器はデフォーマブルミラーに限られるものではなく、液晶パネルや、特定のゼルニケ係数を補正する液晶レンズ、あるいは音響光学変調素子、電気光学変調素子など複数の素子を組み合わせた光学系などでも構成することが可能である。   For example, wavefront controllers are not limited to deformable mirrors, but include liquid crystal panels, liquid crystal lenses that correct specific Zernike coefficients, or optical systems that combine multiple elements such as acousto-optic modulators and electro-optic modulators. But it can also be configured.

また、波面制御器の制御方式としては、遺伝的アルゴリズムを用いたものに限られず、フィードバック制御やフィードフォワード制御などの他の方式を用いることも可能である。   Further, the control method of the wavefront controller is not limited to that using a genetic algorithm, and other methods such as feedback control and feedforward control can also be used.

1,201 レーザ光源
2,202 発散レンズ
3,203 コリメートレンズ
4,204 半波長板
5,205,222 ミラー
6,8,206,208 偏光ビームスプリッタ
7,24,207,224 シャッタ
9,209 空間光変調素子
10,12,210,212 レンズ
11,211 ホログラム記録媒体
13,213 CCD
21 波面制御器
40 計測制御装置
51 薄膜ミラー
52 基板
,P ピン部材
K1,K2 干渉縞
1,201 Laser light source 2,202 Diverging lens 3,203 Collimating lens 4,204 Half-wave plate 5,205,222 Mirror 6,8,206,208 Polarizing beam splitter 7,24,207,224 Shutter 9,209 Spatial light Modulation element 10, 12, 210, 212 Lens 11, 211 Hologram recording medium 13, 213 CCD
21 Wavefront controller 40 Measurement control device 51 Thin film mirror 52 Substrate P 1 , P 2 pin member K 1 , K 2 Interference fringe

Claims (3)

集束する信号光が記録時参照光とともに照射されることにより干渉縞が記録されたホログラム記録媒体と、該ホログラム記録媒体の収縮により生じる干渉縞歪みを補償するために再生時参照光の光路中に配置される波面制御器と、を備えたホログラム再生装置において、前記再生時参照光の波面を最適化する際に前記波面制御器の反射鏡面の動作量を制御する動作量制御方法であって、
前記信号光、前記記録時参照光および前記ホログラム記録媒体の相対位置関係と、該相対位置関係に基づくブラッグ条件と、前記ホログラム記録媒体の収縮率とに基づき、前記再生時参照光の波面を最適化するために必要な前記反射鏡面の動作量の最大値を予測し、該最大値を、該波面を最適化する過程における該反射鏡面の動作範囲を制限するための動作制限値に設定し、
前記相対位置関係に基づき、前記信号光を構成する光線のうち前記記録時参照光の軸とのなす角の大きさが最小となる光線と該記録時参照光とにより形成される干渉縞K1の角度θ K1 と、該信号光を構成する光線のうち該記録時参照光の軸とのなす角の大きさが最大となる光線と該記録時参照光とにより形成される干渉縞K2の角度θ K2 と、を求める記録時干渉縞角度算出ステップと、
前記ブラッグ条件と、前記ホログラム記録媒体の収縮率と、前記記録時干渉縞角度算出ステップにおいて求められた前記干渉縞の角度θ K1 およびθ K2 とに基づき、該ホログラム記録媒体の収縮により歪んだ場合の前記干渉縞K1およびK2をそれぞれ再生するのに最適な再生時参照光の角度φ R1 およびφ R2 を求める再生時参照光角度算出ステップと、
求められた前記角度φ R1 およびφ R2 とこれらを相加平均した中間角度φ とのそれぞれの角度差Δφ (=φ R1 −φ )およびΔφ (=φ R2 −φ )を求める角度差算出ステップと、
求められた前記角度差Δφ を補償するために必要となる前記反射鏡面の動作量D DM1 と、前記角度差Δφ を補償するために必要となる前記反射鏡面の動作量D DM2 とを算出し、これらを比較して大なる方を前記動作制限値とする動作制限値設定ステップと、を手順として含んでなることを特徴とする波面制御器の動作量制御方法。
A hologram recording medium in which interference fringes are recorded by irradiating the focused signal light together with the reference light during recording, and in the optical path of the reference light during reproduction in order to compensate for interference fringe distortion caused by contraction of the hologram recording medium In a hologram reproducing apparatus comprising a wavefront controller disposed, an operation amount control method for controlling an operation amount of a reflecting mirror surface of the wavefront controller when optimizing a wavefront of the reference light during reproduction,
Based on the relative positional relationship between the signal beam, the recording reference beam and the hologram recording medium, the Bragg condition based on the relative positional relationship, and the shrinkage rate of the hologram recording medium, the wavefront of the reproducing reference beam is optimized. Predicting the maximum value of the amount of motion of the reflecting mirror surface necessary to achieve, and setting the maximum value to an operation limit value for limiting the operating range of the reflecting mirror surface in the process of optimizing the wavefront ,
Based on the relative positional relationship, of the interference fringes K1 formed by the light beam constituting the signal light and having the smallest angle with the axis of the recording reference light beam and the recording reference light beam. The angle θ of the interference fringe K2 formed by the light beam having the maximum angle between the angle θ K1 and the axis of the recording reference light beam among the light beams constituting the signal light and the recording reference light beam A recording interference fringe angle calculating step for obtaining K2 ;
When distortion occurs due to shrinkage of the hologram recording medium based on the Bragg condition, the shrinkage rate of the hologram recording medium, and the interference fringe angles θ K1 and θ K2 obtained in the recording interference fringe angle calculation step Reproducing reference light angle calculation step for obtaining optimum reproduction reference light angles φ R1 and φ R2 for reproducing the interference fringes K1 and K2, respectively ,
Respective angular differences Δφ 1 (= φ R1 −φ R ) and Δφ 2 (= φ R2 −φ R ) between the obtained angles φ R1 and φ R2 and an intermediate angle φ R obtained by arithmetically averaging them are obtained. An angle difference calculating step;
The amount of operation D DM1 of the reflecting mirror surface required to compensate for the obtained angle difference Δφ 1 and the amount of operation D DM2 of the reflecting mirror surface required to compensate for the angle difference Δφ 2 are calculated. An operation amount control method for a wavefront controller, comprising: an operation limit value setting step in which the larger of these values is set as the operation limit value as a procedure .
前記ホログラム記録媒体が角度多重記録方式により複数の干渉縞が記録されたものである場合において、
前記ホログラム記録媒体の回転角度が最大となる時点で記録された干渉縞を再生する場合における前記反射鏡面の動作量の最大値DDMM1と、該回転角度が最小となる時点で記録された干渉縞を再生する場合における該反射鏡面の動作量の最大値DDMM2とを、請求項1記載の波面制御器の動作制御方法によりそれぞれ算出し、これらを比較して大なる方を前記動作制限値とすることを特徴とする波面制御器の動作量制御方法。
In the case where the hologram recording medium has a plurality of interference fringes recorded by an angle multiplex recording method,
When the interference fringes recorded at the time when the rotation angle of the hologram recording medium becomes maximum are reproduced, the maximum value D DMM1 of the amount of movement of the reflecting mirror surface and the interference fringes recorded at the time when the rotation angle becomes minimum the maximum value D DMM2 operation amount of the reflecting mirror surface in the case of reproducing, according to claim 1 Symbol respectively calculated by the operation control method of the wavefront controller of mounting, the operation limit value towards the larger formed by comparing these An operation amount control method for a wavefront controller, characterized in that:
請求項1または2に記載の波面制御器の動作量制御方法により前記動作制限値が設定された波面制御器を備えてなることを特徴とするホログラム再生装置。 Hologram reproducing apparatus characterized in that it comprises a wavefront controller the operation limit value is set by the operation amount control method of wavefront controller of claim 1 or 2.
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