JP5881441B2 - 多重ホログラム記録再生装置およびその方法 - Google Patents

Description

本発明は、多重ホログラム記録再生装置およびその方法に関し、特に、記録／再生処理手段からの照射光（信号光および参照光、または参照光）がホログラム記録媒体に入射されるような多重ホログラム記録再生装置およびその方法に関するものである。

近年、大容量かつ高速な記録システムとしてホログラフィックメモリが注目されている。ホログラフィックメモリは、参照光・信号光と称される２つのコヒーレント光を干渉させ、生じた干渉縞を記録媒体に屈折率変化として記録・保持する。信号光は「ページデータ」と称される二次元データ画像により空間的に変調され、レンズを介して記録媒体へ照射される。参照光の条件（例えば記録媒体への入射角度、波長、あるいは波面等）等を変化させることで、記録媒体の同一箇所に複数のページデータを多重して記録することができるため高密度化・大容量化が可能である。多重の方法はこれまで様々なものが提案されている。入射角度を変えながら多重記録する角度多重方式はその代表的なものである（例えば特許文献１を参照）。

図７（ａ）、（ｂ）は、例えば特許文献１にみられるような、典型的な角度多重方式を用いたホログラム記録再生装置の主要な光学系を示す図である。

すなわち、図７（ａ）に示すように、情報記録時には、レーザー装置（図示せず）から出射されたレーザービームを信号光と参照光に分割し、信号光は空間光変調器（ＳＬＭ）１０８に表示されたページデータで空間的に変調され、レンズ１１０を経由して記録媒体１１１の所定位置に照射される。参照光はミラー１１７を介して記録媒体１１１の該所定位置に照射される。ミラー１１７の位置をスライダなどで変更し、かつミラーの傾き角度を回転モータ等で変更することにより、記録媒体１１１の所定位置に、異なる照射角度で参照光を入射せしめることができるため、角度多重記録が可能となる。この場合、ミラー１１７としては、ガルバノメータミラーや、回転機構上に設置された平面ミラーが用いられる。

一方、図７（ｂ）に示すように、情報再生時には、参照光のみを記録時と同じ角度で記録媒体１１１の所定位置に照射すると、記録媒体１１１中のホログラムにより光が回折し、再生光が得られる。これを撮像素子１１３で撮像して得られた再生ページデータは、補間処理、領域切出し処理、さらにはフィルタリング処理などの信号処理を施された後、復調処理やエラー訂正処理を施されることで元データを復元することが可能となる。

ところで情報再生時における参照光を、記録時における参照光とは位相共役となるような方向から照射する、位相共役再生と称される手法が知られている（特許文献２、３）。この位相共役再生の手法は、再生時の参照光照射光学系を記録時の参照光照射光学系と兼用できるので光学系を簡素化することが可能であり、さらには、信号光に重畳されていた光学系収差（ディストーション）を情報再生時に打ち消すことができるので、高品質な再生信号が得られる、という利点を有している。

図８は位相共役を用いて角度多重記録再生を行なう従来例を示すものである。
すなわち、情報記録時には、図８（ａ）に示すように、図７に示す一般従来装置における角度多重と同様の多重記録を行う。
一方、情報再生時には、図８（ｂ）に示すように、情報記録時とは逆となる方向から参照光を記録媒体２１１へ入射する。再生光は情報記録時とは逆方向に進み、撮像素子２１３で撮像される。

このとき、レンズ内の収差がキャンセルされた波面からなる再生光が得られるため、光学系収差（ディストーション）の低減が可能となる。すなわち、製造コストの高い対物レンズを１つだけ用い、このレンズを情報記録と情報再生に共用するようにしているため、装置の低廉化と小型化を図ることができる。

特許第４６３１４１０号公報 特開２００５−３５２２２３号公報 特開２００２−１２３１６１号公報

上述したように、位相共役を利用したホログラム記録再生装置は、高価な対物レンズを記録系と再生系に共用できるため、装置の低廉化と小型化を図ることができるものの、記録系と再生系とでは図８（ａ）、（ｂ）に示すように、参照光が互いに相対する経路を通って記録媒体２１１に入射することになるため、装置の小型化と低廉化を図る上では、参照光の系路にさらなる工夫が必要とされていた。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、位相共役再生の手法を用いてホログラム情報記録再生を行なう場合に、さらなる小型化と低廉化を図り得る多重ホログラム記録再生装置および多重ホログラム記録再生方法を提供することを目的とするものである。

そこで、本発明の多重ホログラム記録再生装置は、
信号光の軸と参照光の主軸とにより形成される平面に対し、扁平状の記録媒体が直交するように配し、情報記録時には前記参照光が前記記録媒体の一方の面の側から前記記録媒体に照射され、情報再生時には前記参照光が前記記録媒体の他方の面の側から前記記録媒体に照射されるようにして位相共役型の情報記録および情報再生を行なう多重ホログラム記録再生装置において、
情報記録時には、前記記録媒体を前記平面に対して直交させた状態で、前記信号光の軸からθ（ただし、−90度＜θ＜0度，0度＜θ＜90度）だけ回転させた配置とすることにより、前記参照光が前記一方の面の側から前記記録媒体に照射されるようにし、かつ情報再生時には、前記記録媒体を、前記情報記録時の配置から前記信号光の軸を回転中心として180度だけ軸対称に回転させた配置とすることにより、前記参照光が前記他方の面の側から前記記録媒体に照射されるようにする記録媒体姿勢設定手段を備えたことを特徴とするものである。

また、前記記録媒体をローディングするローディング機構を備えることが好ましい。

また、前記信号光の軸と参照光の主軸とがなす角度αが90度であることが好ましい。

また、前記記録媒体を前記信号光の軸に対して傾ける角度θが45度であることが好ましい。

さらに、本発明の多重ホログラム記録再生方法は、
信号光の軸と参照光の主軸とにより形成される平面に対し、扁平状の記録媒体が直交するように配し、情報記録時には前記参照光が前記記録媒体の一方の面の側から前記記録媒体に照射され、情報再生時には前記参照光が前記記録媒体の他方の面の側から前記記録媒体に照射されるようにして位相共役型の情報記録および情報再生をこの順に行なう多重ホログラム記録再生方法において、
情報記録時には、前記記録媒体を前記平面に対して直交させた状態で、前記信号光の軸からθ（ただし、−90度＜θ＜0度，0度＜θ＜90度）だけ回転させた配置とすることにより、前記参照光が前記一方の面の側から前記記録媒体に照射されるようにし、
情報再生時には、前記記録媒体を、前記情報記録時の配置から前記信号光の軸を回転中心として180度だけ軸対称に回転させた配置とすることにより、前記参照光が前記他方の面の側から前記記録媒体に照射されるようにすることを特徴とする。

ここで参照光の主軸とは、信号多重に係る複数の参照光の進行軸のうち、角度的に中央に位置する軸をいうものとする。

なお、扁平状の記録媒体として、種々の形状態様のものとすることができ、例えば円形状や楕円形状であってもよいし、長方形あるいは正方形等の矩形状であってもよい。

位相共役の手法を用いてホログラムの情報記録および情報再生を行なう際に、参照光が入射する記録媒体の傾きを変更するようにしており、両者間でこの参照光の入射経路を共用し得るように構成しているので、さらなる装置の低廉化と小型化を図ることが可能となる。

本発明の実施形態１に係る多重ホログラム記録再生装置の全体構成を示す図である。 本発明の実施形態１に係る多重ホログラム記録再生装置（透過型ホログラムタイプ）の主要部における参照光の入射経路を説明するための図（（ａ）は情報記録時、（ｂ）は情報再生時）である。 本発明の実施形態１に係る多重ホログラム記録再生装置の参照光入射角度変更部の態様（ａ）、（ｂ）を説明するための図である。 本発明の実施形態１に係る多重ホログラム記録再生装置におけるホログラム記録媒体のローディング機構の例（（ａ）は円板形状の記録媒体を用いる場合、（ｂ）は矩形状の記録媒体を用いる場合））を示す概略図である。 本発明の実施形態１に係る多重ホログラム記録再生装置におけるホログラム記録媒体のローディング機構の例（円板形状の記録媒体を用いる場合）を示す概略図である。 本発明の実施形態２に係る多重ホログラム記録再生装置（反射型ホログラムタイプ）の主要部における参照光の入射経路を説明するための図（（ａ）は情報記録時、（ｂ）は情報再生時）である。 一般の従来技術に係る多重ホログラム記録再生装置の主要部における参照光の入射経路を説明するための図（（ａ）は情報記録時、（ｂ）は情報再生時）である。 位相共役型の従来技術に係る多重ホログラム記録再生装置の主要部における参照光の入射経路を説明するための図（（ａ）は情報記録時、（ｂ）は情報再生時）である。

以下、本発明に係る多重ホログラム記録再生装置および多重ホログラム記録再生方法の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態１は透過型ホログラムタイプについて、また実施形態２は反射型ホログラムタイプについて、各々説明するものであるが、両者共通するものについては実施形態１において説明し、実施形態２においては、その重複説明を省略する。

＜実施形態１；透過型ホログラムタイプ＞
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記録再生装置について説明する。このホログラム記録再生装置は、ホログラムの記録機能および再生機能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１１はフォトポリマーで構成され、位相共役型の角度多重記録方式が採用されている。以下、その構成（記録再生処理の流れ）について説明する。

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（ＰＢＳ：以下単にＰＢＳと称する）６により２系の光束に分岐される。

ＰＢＳ６から図中左方に向かう光束は、ＰＢＳ７を通過して空間光変調器（ＳＬＭ：以下単にＳＬＭと称する）８に照射され、該ＳＬＭ８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情報を担持した信号光とされる。ＳＬＭ８から出射（反射）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、ＰＢＳ７において図中下方に反射され、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。

一方、ＰＢＳ６から図中下方に向かう光束は、参照光（記録時参照光）とされ、半波長板１４を通過し、ガルバノメータミラー１７により角度制御され、記録媒体１１中の信号光が照射される場所へ、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。半波長板１４は偏光方向（縦偏光）を変えないように設定してある。なお、本実施形態装置においては、角度多重記録が可能とされているので、互いに異なるページデータをＳＬＭ８に表示させつつ、参照光の記録媒体への入射角度（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中の同一領域へ多重記録することが可能となり、さらに高密度な情報格納が可能となる。なお、参照光の記録媒体１１への入射角度（回転角度）は、ガルバノメータミラー１７をＢ方向に直線移動させつつ、Ａ方向に回転させることにより行なわれる。Ｂ方向への直線移動はキャリッジ駆動手段（スライダ）により、また、Ａ方向への回転移動はミラー回転駆動手段（ガルバノメータ）を用いて行なわれる。

他方、ホログラム記録媒体１１に記録されたページデータ情報を再生する場合には、半波長板１４により参照光の偏光方向を（縦偏光から横偏光に）変更された再生用参照光が、ガルバノメータミラー１７を通過して、記録用参照光の照射側とは反対側のホログラム記録媒体面に照射される。このとき、記録媒体１１は情報記録時（図１に示す状態）から所定角度（下記に説明する）だけ回転する。これにより、情報記録時とは逆の面に参照光が照射されるように、かつ再生光が情報記録時の信号光入射光路を逆行するように設定される。なお、情報記録時と情報再生時の間で、記録媒体１１を回転移動させるために記録媒体回転駆動手段が設けられている。

また、角度多重記録に対応するため、再生時参照光の記録媒体１１への入射角度を所定のタイミングで変化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情報から、所望するページデータ情報が順次読み出され、この読み出された再生光の情報はレンズ１０を介してＣＣＤ（撮像素子）１３にて順次撮像される。

なお、上述したように、角度多重の記録および再生においては、上記ガルバノメータミラー１７の角度および位置を少しずつ変化させることになるが、具体的には、例えば、入射角を35度〜55度の範囲内で0.2度ずつ変化させる度に該領域にページデータ情報の記録または再生が行なわれる。

図２（ａ）、（ｂ）は本実施形態における情報記録時と情報再生時の参照光の入射経路を説明する概略図である。

光源としては、例えば波長532nmの直線偏光を出力するDPSSレーザ（図示せず）を用い、前述したスペイシャルフィルタ（図１参照）により空間的なノイズを除去するとともにビーム径を拡大して、平行ビームを得る。この偏光の振動面を半波長板により変更し、ＰＢＳ６（図１参照）により２本のビームに分岐する。一方は信号光としてＳＬＭ８を照明するためのもので、他方は参照光として用いるものである。

ＳＬＭ８としては、例えば0.7型の液晶ディスプレイパネル（画素数1400×1050）を用いる。ＳＬＭ８にページデータを表示することで、空間的に変調された信号光を得る。情報記録時において、信号光のＳ偏光成分がＰＢＳ７で反射したのちレンズ１０を通過し、記録媒体１１へ照射される。記録媒体１１としては厚さ１ｍｍのフォトポリマーを主体とするホログラム記録材料が２枚のガラス板に挟まれたものを使用する。

図２（ａ）に示すように、情報記録時には、扁平状の記録媒体１１の一方の面（図中の点Ａ−Ｃを含む面）に信号光と参照光の両方が照射されるように配置する。このとき、信号光および参照光ともＳ偏光とする。さらに、信号光は点Ａ寄りの方向から、参照光は点Ｃ寄りの方向から、各々記録媒体１１へ入射するものとする。この配置により記録媒体１１には透過型ホログラムが形成される。このとき、記録媒体１１は、信号光の軸と参照光の主軸により形成される面（紙面）内において、信号光の軸から＋θ（図２（ａ）中で反時計回りに回転させたときの角度）だけ回転した状態とされる。ただしθは、0＜θ＜90度の範囲とされる。

一方、図２（ｂ）に示すように、情報再生時には、信号光の軸と参照光の主軸により形成される面（紙面）内において、情報記録時とは２θ度異なる記録媒体配置、すなわち記録媒体１１が、信号光の軸と参照光の主軸により形成される面（紙面）内において、信号光の軸より−θ（図２（ｂ）中で時計回りに回転させた角度）だけ回転した状態とされる。ただし、θは0＜θ＜90度の範囲とされる。

そして、位相共役再生とするために、記録媒体１１の点Ｂ−Ｄを含む面側であって、点Ｂ寄りの方向から参照光を入射せしめる。すなわち、情報記録時の記録媒体配置から、信号光の軸を回転中心として180度だけ軸対称に回転させた状態の記録媒体配置とすればよい。このように、回転させた記録媒体１１上に参照光を照射すると点Ａ−Ｃにより形成される面側で点Ａ寄りの方向に再生光が出射され、レンズ１０に入射し、ＰＢＳ７を通過して撮像素子１３へ到達する。

撮像素子１３により撮像された画像ページデータは、その後画像データ処理に供されるが、その処理により再生されたページデータの扱いは、一般的なホログラム記録再生装置におけるページデータの扱いと同様である。

なお、角度多重記録あるいは再生を行なう際に、各記録あるいは各再生毎に参照光の進行軸が逐次変更されることになるが、上記「参照光の主軸」とはそれら複数の進行軸のうち角度的に中央に位置する軸をいうものとする。

また、参照光の入射角度を変更する手段としては、上述したようなミラーを回転／直線移動させる手段に限られるものではなく、他の種々の態様を採用し得る。例えば、図３（ａ）に示すように、ミラー回転１７とリレーレンズ１８を用いたものであってもよい。すなわち、図３（ｂ）に示す態様のものでは、ミラー１７ａを直線移動させることなく、ミラー１７ａからの光束を２つのレンズ１８ａ、１８ｂからなるリレーレンズ１８により、記録媒体１１の同一位置に照射することができる。これにより、上記図１に示す態様のものに比べて可動部を減らして機構部品点数を減少させることができる。

次に図４、５を用いて本実施形態における記録媒体のローディング機構の一例を示す。座標軸ｘ，ｙ，ｚを図に示す如く定め、ｘ，ｙ軸方向にそれぞれ参照光の主軸、信号光の軸をとる。

＜記録媒体のローディング機構例１（円板（ディスク）形状記録媒体の場合）＞
まず図４（ａ）は円板（ディスク）形状記録媒体１１Ａに対し適用し得るローディング機構の一例を示すものである。

装置筐体に対し、直線状に移動可能なスライダ５１が設けられており、そのスライダ５１の上に回転ステージ５２が設けられており、その回転軸はｚ軸に平行でかつ信号光の軸と参照光の主軸の交点を通るように構成されている。回転ステージ５２はｚ軸周りに±θ度の範囲で回転移動する。ただし、θ＝0度は記録媒体がｙ−ｚ平面に平行に配置される角度とする。これにより、記録時と再生時で２θ度の角度差をもつよう記録媒体１１の配置変更を行うことが可能となる。回転ステージ５２には支持具５３を介して回転スピンドル５４が備え付けられており、記録媒体１１を中心軸を中心として回転させることができるようになっている。記録媒体１１の所定位置に参照光を照射するための参照光入射方向の設定は、スライダ５１の直線移動と、回転スピンドル５４による記録媒体１１Ａの回転移動に基づき行われる。

次に、透過型ホログラムについて、図２（ａ）、（ｂ）に示す形態で記録再生を行う場合の動作について図４（ａ）を参照しつつ説明する。

情報記録の際にはまず、記録媒体１１を回転スピンドル５４上に設置したのち、回転ステージ５２を、図２（ａ）に示すように、＋θ度だけ回転させる。次に記録媒体１１の所定位置に参照光を照射するための参照光入射方向の設定をスライダ５１と回転スピンドル５４を用いて行う。ここで、情報記録時の光照射すべき位置を回転スピンドル５４の回転軸より−ｚ側の領域に設定する。その後、この−ｚ側の領域に光照射することで図２（ａ）に示す情報記録を行なうことができる。

一方、情報再生の際にはまず、記録媒体１１を回転スピンドル５４上に設置したのち、回転ステージ５２を図２（ｂ）に示すように−θ度だけ回転させる。次に記録媒体１１の所定位置に参照光を照射するための参照光入射方向の設定を、スライダ５１と回転スピンドル５４により行う。ここで、情報再生時の光照射すべき位置を回転スピンドル５４の回転軸より＋ｚ側の領域に設定する。その後、この＋ｚ側の領域に光照射することで図２（ｂ）に示す再生を行なうことができる。

＜記録媒体のローディング機構例２（矩形状の記録媒体の場合）＞
次に、矩形状記録媒体１１Ｂに対して適用しうるローディング機構の一例を図４（ｂ）を用いて説明する。

図示するように、平面内の所望位置に位置決めできるスライダ（２次元スライダ）６１が回転ステージ６２に取り付けられている。回転ステージ６２は装置筐体に固定されている。その回転軸はｚ軸に平行で、かつ信号光の軸と参照光の主軸の交点を通るように構成されている。回転ステージ６２はｚ軸周りに、±θ度の範囲で回転移動する。ただし、θ＝0度は記録媒体がｙ−ｚ平面に平行に配置される角度とする。これにより、記録時と再生時で２θ度の角度差をもつよう記録媒体１１の配置変更を行うことが可能である。記録媒体１１Ｂの所定位置に参照光を照射するための参照光入射方向の設定は、２次元スライダ６１における各移動機構を直線移動させることに基づき行われる。

ここで、透過型ホログラム、すなわち図４（ｂ）に示す形態で記録再生を行う場合の動作について説明する。

情報記録の際にはまず、矩形状記録媒体１１Ｂを２次元スライダ６１（ただし、ｙ軸移動機構については、厳密にｙ軸に沿って移動するものとはなっていない）のｚ軸移動機構に設置したのち、回転ステージ６２を図２（ａ）に示すように＋θ度（図２（ａ）参照）回転させる。次に記録媒体１１Ｂの所定位置に参照光を照射するための参照光入射方向の設定を２次元スライダ６１による各移動機構の直線移動に基づき行われる。その後、この所定位置に光照射することで図２（ａ）に示す情報記録を行なうことができる。

一方、情報再生の際には、まず記録媒体１１Ｂを２次元スライダ６１のｚ軸移動機構に設置するが、記録時とは参照光の主軸を中心として１８０度回転させた配置とする必要がある。その後、回転ステージ６２を−θ度（図２（ｂ）参照）回転させる。次に記録媒体１１Ｂの所定位置に参照光を照射するための参照光入射方向の設定を２次元スライダ６１により行う。その後、この所定位置に参照光を照射することで図２（ｂ）に示す再生を行なうことができる。

＜記録媒体のローディング機構例３（円板（ディスク）形状の記録媒体の場合）＞
次に、円板（ディスク）形状の記録媒体１１Ｃに対して、図４（ａ）のものとは異なるローディング機構の別例を図５を用いて説明する。

装置筐体に対し、ｚ軸方向に直線移動するｚ軸スライダ（一軸スライダ）７１が設けられており、その上に回転ステージ７２が搭載され、傾斜した取り付け面を有する支持具７３を介して回転スピンドル７４が取り付けられている。記録媒体１１Ｃはこの回転スピンドル上に取り付けられている。支持具７３は記録媒体１１Ｃに照射される信号光の軸に対する傾斜角度を＋θ度とするよう構成されている。回転スピンドル７４の回転軸は図中ｚ軸と交わるように、また回転ステージ７２の回転軸は信号光の軸と平行でかつ図中ｚ軸と交わるように構成されている。

ここでは、円板（ディスク）形状の記録媒体１１Ｃを用いた透過型ホログラムを図５に示す形態で記録再生を行う場合の動作について説明する。

情報記録の際にはまず、記録媒体１１Ｃを回転スピンドル７４上に設置したのち、回転ステージ７２を、図５（ａ）に示すように記録媒体１１Ｃがｘ−ｙ面に垂直に立位するよう回転調整を行う。次に記録媒体１１Ｃの所定位置に参照光を照射するための参照光入射方向の設定をｚ軸スライダ７１と回転スピンドル７４により行う。その後、この所定位置に参照光を照射することで図２（ａ）に示す記録を行なうことができる。

一方、情報再生の際にはまず、記録媒体１１Ｃを回転スピンドル７４上に設置したのち、回転ステージ７２を図５（ｂ）に示すように記録媒体１１Ｃがｘ−ｙ面に垂直に立位するよう回転調整を行う。これは回転ステージ７２が記録時に対し180度回転した状態となるようにして調整される。このとき、記録媒体１１Ｃは信号光の軸に対する傾斜角度が−θ度となるよう構成される。次に記録媒体１１Ｃの所定位置に参照光を照射するための参照光入射方向の設定をｚ軸スライダ７１と回転スピンドル７４により行う。その後、光照射することで図２（ｂ）に示す情報再生を行なうことができる。

以上、円板（ディスク）形状の記録媒体１１Ｃを用いた透過型ホログラムについて説明したが、矩形状の記録媒体を扱う場合においても同様に回転ステージ７２を180度回転させる手法で情報記録時と情報再生時において記録媒体配置の変更を行うことができる。

＜信号光の軸と参照光の主軸とがなす角度α＞
図２に示すように、例えば信号光の軸に対し、参照光の角度範囲を、例えば、100度≦α≦120度としたとき、信号光の軸に対し、記録時の参照光の主軸の角度は(100+120)／2＝110度となるが、この場合の、信号光の軸に対する再生時の参照光の角度範囲は、60度≦α≦80度とする必要がある。したがって、情報記録および情報再生の両者に対応可能な、信号光の軸に対する参照光の主軸の角度は(120+60)／2＝90度となる。すなわち、本発明の実施形態においては信号光の軸と参照光の主軸とがなす角度αを90度とすることが望ましい。ただし、角度αを他の値とすることは勿論可能である。

＜記録媒体への信号光入射角度の余角β＞
角度多重方式における記録密度は、信号光用レンズの開口数ＮＡ（あるいは焦点距離ｆの逆数）の２乗に比例する。また、角度多重数に比例する。ＮＡを高める（あるいはレンズ焦点距離ｆを短くする）と、レンズから記録媒体へ進入する信号光の収束角が広くなる。また、角度多重数を高めるには、参照光のとりうる角度範囲を広くする必要がある。高記録密度化の観点から、信号光の収束角と参照光角度範囲の両者を広く設定することが要求される。

したがって、信号光の軸と参照光の主軸とがなす角度αを90度とした場合には、記録媒体配置を特定するパラメータである信号光入射角度の余角βは、信号光の軸と参照光の主軸の間の角度αを２分する角度である45度とすることが好ましいこととなる。ただし、角度βを他の値とすることは勿論可能である。

なお、図１，２，６中に示されるＰＢＳを、ハーフミラーまたは偏光を用いることなく単に光量分離を行なうＢＳ（ビームスプリッタ）に置きかえても同様の効果を得ることができる。

また、図４（ａ）、（ｂ）に示す回転ステージの回転軸は、信号光の軸と参照光の主軸との交点を通過するように設定する必要がある。

以上、透過型ホログラムタイプの場合について説明した。以下は、反射型ホログラムタイプである実施形態２について説明する。

＜実施形態２；反射型ホログラムタイプ＞
図６（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る多重型ホログラム装置及び方法を反射型ホログラムに適用した場合における情報記録時と情報再生時の参照光の入射経路を説明する概略図である。

図６（ａ）に示すように情報記録時には、扁平状の記録媒体１１の一方の面に信号光を、他方の面に参照光を、それぞれ照射されるように配置する。すなわち、図中の点Ａ−Ｃを含む面の点Ａ寄りの方向で信号光が、点Ｂ−Ｄを含む面の点Ｂ寄りの方向から参照光が入射する。この配置により記録媒体１１には反射型ホログラムが形成される。このとき、記録媒体１１は信号光の軸と参照光の主軸とがなす面（紙面）内において、信号光の軸から−θ（図６（ａ）中で時計回りに回転させたときの角度）だけ回転した状態とされる。ただしθは、0＜θ＜90度の範囲でとされる。

一方、図６（ｂ）に示すように、情報再生時には、信号光の軸と参照光の主軸とにより形成される面（紙面）内において、情報記録時とは２θ度異なる記録媒体配置、すなわち記録媒体１１は、信号光の軸と参照光の主軸とにより形成される面内において、信号光の軸より＋θ（図６（ｂ）中で反時計回りに回転させた角度）だけ回転した状態とされる。ただしθは、0＜θ＜90度の範囲とされる。

そして、図２（ａ）、（ｂ）に示す場合と同様、位相共役再生とするために、
記録媒体１１の点Ａ−Ｃを含む面側で点Ｃ寄りの方向から参照光を入射せしめる。すなわち、情報記録時の記録媒体配置から、信号光の軸を回転中心として180度だけ軸対称に回転させた状態の記録媒体配置とすればよい。このように回転させた記録媒体１１に参照光を照射すると、点Ａ−Ｃを含む面側で点Ａ寄りの方向から、再生光が出射され、レンズ１０に入射し、ＰＢＳ７を通過して撮像素子１３へ到達する。

次に、円板（ディスク）形状記録媒体を用いた反射型ホログラムについて、図６（ａ）、（ｂ）に示す形態で記録再生を行う場合の動作について図４（ａ）を参照しつつ説明する。

情報記録の際にはまず、記録媒体１１を回転スピンドル５４上に設置したのち、回転ステージ５２を図６（ａ）に示すように−θ度回転させる。次に記録媒体１１の所定位置に参照光を照射するための参照光入射方向の設定をスライダ５１と回転スピンドル５４を用いて行う。ここで、情報記録時の光照射すべき位置を回転スピンドル５４の回転軸より−ｚ側の領域に設定する。その後、この−ｚ側の領域に光照射することで図６（ａ）に示す情報記録を行なうことができる。

一方、情報再生の際にはまず、記録媒体１１を回転スピンドル５４上に設置したのち、回転ステージ５２を図６（ｂ）に示すように＋θ度回転させる。次に記録媒体１１の所定位置に参照光を照射するための参照光入射方向の設定を、スライダ５１と回転スピンドル５４により行う。ここで、情報再生時の光照射すべき位置を回転スピンドル５４の回転軸より＋ｚ側の領域に設定する。その後、この＋ｚ側の領域に光照射することで図６（ｂ）に示す再生を行なうことができる。

次に、矩形状記録媒体を用いた反射型ホログラムについて、図６（ａ）、（ｂ）に示す形態で記録再生を行う場合の動作について図４（ｂ）を参照しつつ説明する。

情報記録の際にはまず、矩形状記録媒体１１Ｂを２次元スライダ６１のｚ軸移動機構に設置したのち、回転ステージ６２を図６（ａ）に示すように−θ度（図６（ａ）参照）回転させる。次に記録媒体１１Ｂの所定位置に参照光を照射するための参照光入射方向の設定を２次元スライダ６１による各移動機構の直線移動に基づき行われる。その後、この所定位置に光照射することで図６（ａ）に示す情報記録を行なうことができる。

一方、情報再生の際には、まず記録媒体１１Ｂを２次元スライダ６１のｚ軸移動機構に設置するが、記録時とは参照光の主軸を中心として１８０度回転させた配置とする必要がある。その後、回転ステージ６２を＋θ度（図６（ｂ）参照）だけ回転させる。次に記録媒体１１Ｂの所定位置に参照光を照射するための参照光入射方向の設定を２次元スライダ６１により行う。その後、この所定位置に参照光を照射することで図６（ｂ）に示す再生を行なうことができる。

なお、上述した実施形態１において説明した図５のローディング機構の例を反射型ホログラムタイプに適用する場合には、透過型ホログラムタイプの場合の、情報記録時と情報再生時の記録媒体１１の配置を入れ替えればよい。

１ レーザ光源
２ 発散レンズ
３ コリメートレンズ
４ 半波長板
６、７、２０７ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
８、２０８ ＳＬＭ（空間光変調器）
１０、１１０、１１２，２１０ レンズ
１３、１１３、２１３ 撮像素子
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１１、２１１ ホログラム記録媒体
５、１７、１７ａ、１７ｂ、１９、１１７、２１７，２２１ ミラー（ガルバノメータミラー）
１８（１８ａ，１８ｂ） リレーレンズ
５１ スライダ
５２、６２ 回転ステージ
５３、７３ 支持具
５４、７４ 回転スピンドル
６１ ２次元スライダ

Claims (6)

1. 信号光の軸と参照光の主軸とにより形成される平面に対し、扁平状の記録媒体が直交するように配し、情報記録時には前記参照光が前記記録媒体の一方の面の側から前記記録媒体に照射され、情報再生時には前記参照光が前記記録媒体の他方の面の側から前記記録媒体に照射されるようにして位相共役型の情報記録および情報再生を行なう多重ホログラム記録再生装置において、
   情報記録時には、前記記録媒体を前記平面に対して直交させた状態で、前記信号光の軸からθ（ただし、−90度＜θ＜0度，0度＜θ＜90度）だけ回転させた配置とすることにより、前記参照光が前記一方の面の側から前記記録媒体に照射されるようにし、かつ情報再生時には、前記記録媒体を、前記情報記録時の配置から前記信号光の軸を回転中心として180度だけ軸対称に回転させた配置とすることにより、前記参照光が前記他方の面の側から前記記録媒体に照射されるようにする記録媒体姿勢設定手段を備えたことを特徴とする特徴とする多重ホログラム記録再生装置。
2. 前記記録媒体をローディングするローディング機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の多重ホログラム記録再生装置。
3. 前記信号光の軸と参照光の主軸とがなす角度αが90度であることを特徴とする請求項１または２記載の多重ホログラム記録再生装置。
4. 前記記録媒体を前記信号光の軸に対して傾ける角度θが45度であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の多重ホログラム記録再生装置。
5. 記録系と再生系の参照光入射経路を共通化するように構成されたことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の多重ホログラム記録再生装置。
6. 信号光の軸と参照光の主軸とにより形成される平面に対し、扁平状の記録媒体が直交するように配し、情報記録時には前記参照光が前記記録媒体の一方の面の側から前記記録媒体に照射され、情報再生時には前記参照光が前記記録媒体の他方の面の側から前記記録媒体に照射されるようにして位相共役型の情報記録および情報再生をこの順に行なう多重ホログラム記録再生方法において、
   情報記録時には、前記記録媒体を前記平面に対して直交させた状態で、前記信号光の軸からθ（ただし、−90度＜θ＜0度，0度＜θ＜90度）だけ回転させた配置とすることにより、前記参照光が前記一方の面の側から前記記録媒体に照射されるようにし、
   情報再生時には、前記記録媒体を、前記情報記録時の配置から前記信号光の軸を回転中心として180度だけ軸対称に回転させた配置とすることにより、前記参照光が前記他方の面の側から前記記録媒体に照射されるようにすることを特徴とする多重ホログラム記録再生方法。

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