JP6956521B2 - ホログラム記録装置およびホログラム記録方法 - Google Patents

Description

本発明は、ホログラム記録装置およびホログラム記録方法に関し、ページデータを記録媒体上に所定のパターン、好ましくは最密状態となるパターンで順次記録していくホログラム記録装置およびホログラム記録方法に関するものである。

近年、大容量かつ高速な情報記録を可能としたホログラム記録媒体が注目されている。
ホログラム記録装置においては、記録したい情報を担持した信号光と、記録用参照光を干渉させ、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。図２に示すように、信号光は、空間光変調器（SLM）１０９に表示されたページデータと称される２次元
データ画像により空間的に変調され、フーリエ変換レンズ（以下、単にレンズということがある）１１０を通じてホログラム記録媒体１１１に照射される。
記録時に信号光に担持されるデータは、空間光変調器（SLM）１０９により、図３（Ａ
）に示すような二次元バーコードで変調された光のパターンとなる。このように空間光変調器（SLM）１０９で変調された信号光は、そのまま記録媒体１１１に照射するのではな
く、フーリエ変換レンズ１１０によって、そのレンズ１１０の焦点面付近に集光し、記録媒体１１１上に照射することで記録密度を向上させる手法が一般に知られている。

その際、光がレンズ１１０を通過することにより、図３（Ｂ）に示すように焦点面ではフーリエ変換像となる。すなわち、光軸（図中座標の中心位置の点において紙面手前側から奥行き側に延びる）付近にはページデータの空間周波数の低い成分が集まり、光軸から離れるにしたがってページデータの空間周波数の高い成分が分布した光の像が形成される。

特に、空間光変調器（SLM）１０９に表示されたページデータは縦横に並ぶ画素の集合
で構成されるため、フーリエ変換像は縦方向および横方向の周波数成分をもった図４に示すような十字をなす形状のものとなる。記録密度を向上させるため、この像をそのまま記録媒体に照射させずに、データの再生に必要な低周波数成分（ナイキスト周波数）のみを記録できるよう開口（空間フィルタ）１３０を焦点面に設けることが一般的である。

図２では、例として円形状の開口１３０を示しているが、四角形の形状が用いられることも多い。その直径あるいは一辺の長さは、レンズ１１０の焦点距離と波長の積をSLMの
画素ピッチで割った値（ナイキスト開口）で定義され、実際にはその1.2〜2倍程度のサイズ径のものが使用される。また、この開口１３０は、再生時には隣接位置に記録されたホログラムの再生光をカットする役割も果たす。
なお、図３（Ｃ）は、この開口（白い破線円に対応する）１３０を通過した光によるフーリエ変換像を示すものである。

特許５９９３９５６号公報 特開２０１５−８２３２７号公報

ところで、記録媒体１１１の記録容量を増加させるためには、ページデータを記録媒体
１１１に最密記録して高密度記録とすることが有効である。このため、従来より、開口の形状が円形の場合には図５に示すような形状に、開口の形状が四角形の場合には図６に示すような形状に、各々、ページデータが最密に配置されるように記録することで高密度記録を達成可能としている。また、各ホログラムの周辺部が重なるような形状に配置することにより、さらに高密度にデータを記録することも可能である。

しかしながら、データ記録時に装置の振動や精度ずれ等が原因で、記録媒体１１１上において記録されるホログラム（ページデータ）の位置ずれが発生すると、隣接位置に記録されたホログラムとの重なりが生じたり、重なり合う面積が大きくなり過ぎ、再生時に隣接するホログラムの再生像が混入することでクロストーク量が増大し、再生データのSN比が低下し、ビット誤り率が増大してしまう。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、記録された隣接するホログラム間で重なりが生じた場合であっても、クロストークノイズの増大を防ぎ、再生データのSN比の低下およびビット誤り率の増大を阻止し得るホログラム記録装置およびホログラム記録方法を提供することを目的とするものである。

本発明のホログラム記録装置は、
空間光変調器からの像情報をレンズによりフーリエ変換されてなる信号光と参照光を干渉せしめ、生じた干渉縞をホログラムとして記録媒体に所定の順序で記録するホログラム記録装置において、該記録媒体上に記録される各ページデータのホログラムが、隣接する該ページデータのホログラムとの間で、それぞれの該ホログラムにおける前記像情報の空間周波数成分を多く含む領域について光軸周りの回転角度が互いに異なるように調整する像情報角度調整手段を備えたことを特徴とするものである。
ここで、「ホログラム記録装置」とは、データ情報を記録する機能のみを有するもののみならず、ホログラムに記録されたデータ情報を読み出して再生する機能を併せ有するものも含めて称するものとする。
また、「空間周波数成分を多く含む領域」とは、各ページデータのフーリエ変換像において、ページデータを構成する画素配列と同一方向の空間周波数成分（直流成分を含む）のみを有する領域を示す。例えば、画素が縦横に配列されたページデータの場合には、垂直周波数成分のみを有する領域と水平周波数成分のみを有する領域が組み合わされて、十字型形状の領域をなす。
なお、各ページデータのフーリエ変換像のずれは、各ページデータのフーリエ変換像のサイズ（最大外径）に比して大幅に小さいずれ（例えば１/４以下）であることを想定したものとされる。

また、記録機能と再生機能を備えたホログラム記録装置であって、前記像情報角度調整手段は、記録時に前記空間光変調器を光軸周りに回転させる光変調器載設板と、再生時に再生像読取用のイメージセンサーを光軸周りに回転させるイメージセンサー載設板と、該載設板の各々を回転駆動する載設板回転駆動手段を備えていることが好ましい。
また、前記像情報角度調整手段は、光軸上に配され、かつ前記空間光変調器からの像情報の空間周波数成分を多く含む領域について光軸周りの回転角度を調整可能なダブプリズム、および該ダブプリズムを光軸周りに回転駆動するプリズム回転駆動手段を備えていることが好ましい。

また、本発明のホログラム記録方法は、
空間光変調器からの像情報をレンズによりフーリエ変換されてなる信号光と参照光を干渉せしめ、生じた干渉縞をホログラムとして記録媒体に所定の順序で記録するホログラム記録方法において、
該記録媒体上に記録される各ページデータのホログラムが、隣接する該ページデータのホログラムとの間で、それぞれの該像情報の空間周波数成分を多く含む領域について光軸周りの回転角度が互いに異なるように調整することを特徴とするものである。

本発明のホログラム記録装置およびホログラム記録方法によれば、記録媒体上に記録される各ページデータのホログラムが、隣接する該ページデータのホログラムとの間で、それぞれのホログラムにおける像情報の空間周波数成分を多く含む領域について光軸周りの回転角度を調整する像情報角度調整手段を用い、それぞれの該像情報の空間周波数成分を多く含む領域について光軸周りの回転角度が互いに異なるように調整しているので、クロストークノイズの増大を防ぎ、再生データのSN比の低下およびビット誤り率の増大を阻止することができる。

本発明の実施形態に係るホログラム記録装置を用いて得られたホログラム記録状態（円形開口を用いた場合）を説明するための概略図である。 一般的なホログラム記録装置の一部を拡大して示す概念図である。 図２の各部において得られるフーリエ変換像であって、（Ａ）は空間光変調器１０９に表示されるページデータの像を示す図であり、（Ｂ）は開口１３０を通過する前におけるページデータを担持した信号光のフーリエ変換像の中心部を示す図であり、（Ｃ）は開口を通過したページデータを担持した信号光のフーリエ変換像を示す図である。 ページデータのフーリエ変換像の一例を示す図である。 開口が円形である場合に、ページデータを担持したホログラムの最密記録形状を示す図である。 開口が矩形（正方形）である場合に、ページデータを担持したホログラムの最密記録形状を示す図である。 本発明の実施形態に係るホログラム記録装置を用いて得られたホログラム記録状態（矩形開口を用いた場合）を説明するための概略図である。 ページデータに対応する像情報の空間周波数分布の回転角度を調整する第１の光学系を示す概念図である。 ページデータに対応する像情報の空間周波数分布の回転角度を調整する第２の光学系を示す概念図である。 ディスク形状の記録媒体に各ページデータのホログラムをトラック方向に並列させて記録した場合（円形の開口を使用）を示す概念図であり、（Ａ）は、各ページデータに対応する像情報の周波数分布形状（十字形状のいずれかの腕の延びる方向）がトラックの長手方向に沿う状態を示すものであり、（Ｂ）は、各ページデータに対応する像情報の周波数分布形状（十字形状のいずれかの腕の延びる方向）がトラックの長手方向から傾いた状態を示すものである。 隣接する記録トラック方向に、ページデータを担持したホログラムの位置ずれが生じた場合の一例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係るホログラム記録装置の光学系を示す概略図である。 本発明の第１の変更態様に係るホログラム記録装置の光学系を示す概略図である。 本発明の第２の変更態様に係るホログラム記録装置の光学系を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態に係るホログラム記録装置、ホログラム記録媒体およびホログラム記録方法について、図面を参照しながら説明する。

＜実施形態＞
図１は、この実施形態に係るホログラム記録媒体の一部における記録状態の一例を示すものである。円形に記録された７つのページデータホログラム（Ａ）〜（Ｇ）を最密状態に配列したもの（通常は、このようなパターンで、記録媒体全体にホログラムが配列されている）であり、これら７つのページデータホログラム（Ａ）〜（Ｇ）は、各ページデータに対応する像情報の空間周波数成分を多く含む領域の回転角度（各ホログラム（Ａ）〜（Ｇ）中に示される十字形状の輝線の基準位置からの回転角度：以下、同じ）が互いに異なるように設定されている。

すなわち、最密状態の中央に位置するホログラム（Ａ）を基準とし、（Ａ）の像情報の周波数分布の角度を０度に設定している。
これに対し、像情報の空間周波数分布の回転角度は、ホログラム（Ｂ）では３９度、ホログラム（Ｃ）では６５度、ホログラム（Ｄ）では１３度、ホログラム（Ｅ）では５２度、ホログラム（Ｆ）では２６度、ホログラム（Ｇ）では７８度に設定している。このように、６つのページデータホログラム（Ｂ）〜（Ｇ）は、上記角度が略１３度の倍数とされており、隣接するホログラム同士は、像情報の空間周波数分布の回転角度が少なくとも１３度は異なる状態とされている。

フーリエ変換されたページデータの空間周波数の成分は、図４に示すように、縦方向および横方向の成分を強く有する一方で、斜め方向の成分をあまり多くは含まない状態となっている。
これにより、図２に示すように、空間光変調器（ＳＬＭ（振幅変調器）：以下単にＳＬＭと称する）１０９からの信号光を90度回転させて記録すると、元々の信号光成分と同じ
ような周波数分布の形状となる。

したがって、円形フィルタを用いる本実施形態のホログラム記録媒体においては、中央のホログラム（Ａ）が周囲のどの方向にずれても周波数分布が所定回転角度以上に亘り分散するように、７つのホログラム（Ａ）〜（Ｇ）を一つの集合とし、90度÷７＝約13度となるので、上述したように隣接するホログラム同士は、像情報の空間周波数分布の回転角度が少なくとも13度以上は異なる状態となるように設定している。

ホログラム（Ａ）に0.36 mmの記録位置ずれが生じた図１でシミュレーションを行った結
果、SN比は13.3dBとなった。ここで、波長を405 nm、ＳＬＭ１０９の画素ピッチを8 μm
、イメージセンサーの画素ピッチを5.5 μmとした。また、SN比は、

と定義した。μ₁およびμ₀はビット１（ページデータ中の輝点）と０（ページデータ中の暗点）の平均輝度、σ₁およびσ₀はビット１と０の標準偏差である。隣接するホログラム間で、像情報の空間周波数分布の回転角度を変えない従来技術の場合、SN比は12.9 dBと
なるので、本実施形態の手法を用いることにより約0.4 dBの改善を図ることができる。すなわち、記録時の位置ずれマージンを拡大できる、あるいは、ホログラムの集合をより密に記録することができるので、さらなる高密度記録が可能である。

なお、図１に示す実施形態のものでは、円形の開口（開口フィルタ（以下同じ）：図２を参照）１３０をフィルタとして用いているため、最密記録状態は、図５に示すようにハニカム類似パターンとされるが、矩形（正方形）の開口を用いる場合には、図６に示すように９つのホログラムを一つの集合として正方形状とし、それぞれのホログラムについて、像情報の空間周波数分布の回転角度が、隣接ホログラム間で互いに異なるように設定すればよい。すなわち、図７（Ａ）〜（Ｉ）に示すように、像情報の空間周波数分布の回転角度が、90度÷9=10度となることから、隣接するページデータホログラム同士は、像情報の空間周波数分布の回転角度が10度以上は異なる状態となるように設定される。
これにより、ホログラムの記録位置ずれが生じていても、クロストークノイズの増大を防ぎ、再生データのSN比の低下およびビット誤り率の増大を阻止することが可能となる。

次に、本実施形態に係るホログラム記録装置（ホログラム記録再生装置）について、図１２を用いて説明する。
図１２に示すように、記録時において、レーザ光源１０１から出射されたコヒーレントなレーザ光束は、図示されないシャッタを通過し、発散レンズ１０２、空間フィルタ１０３およびコリメートレンズ１０４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１０５を通過し、ミラー１０６により直角に偏向され、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：以下単にＰＢＳと称する）１０７により２系の光束に分岐される。

ＰＢＳ１０７から図中左方に向かう光束（信号搬送用光：ｐ偏光）は、ＰＢＳ１０８、半波長板１４３およびターレット１４４を透過してＳＬＭ１０９に照射され、該ＳＬＭ１０９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。
また、ＳＬＭ１０９から出射（反射）され、ターレット１４４および半波長板１４３を透過した信号光は、入射した状態とは偏光状態が変化してｓ偏光とされており、ＰＢＳ１０８において図中下方に反射され、レンズ（ＦＴＬ）１１０によって光学的にフーリエ変換され、レンズ１１０の焦点面付近に配された開口１３０を介して、開口１３０に近接するホログラム記録媒体１１１に照射される。
したがって、ホログラム記録媒体１１１には、フーリエ変換されたページデータ情報が
信号光として照射されることになる。

一方、ＰＢＳ１０７から図中下方に向かう光束（ｓ偏光）は、参照光（記録時参照光）とされ、ミラー１１５により直角に偏向されるが、半波長板１１４を通過しても偏光状態は変わらずｓ偏光状態のままとなるように偏光軸の方向が調整されているためＰＢＳ１１６により反射され、ＰＢＳ１１６から図中下方に向かうことになる。この光束はガルバノメータミラー１１７により角度制御され、リレーレンズ１１８を介して記録媒体１１１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１１１の記録材料中に干渉縞模様の光の強弱に応じた屈折率変化が誘起され、これがホログラム情報として保持される。

また、ホログラム記録媒体１１１へのホログラム記録は、ホログラム記録媒体１１１を周方向に回転させる回転制御、およびホログラム記録媒体１１１を径方向に移動させるキャリッジ制御を行いつつ、順次、図５あるいは図６に示すように、ページデータホログラムを記録していくことによりなされる。これらの制御はホログラム記録媒体移動手段（回転を示す矢印（回転移動手段を表す）と直線状の矢印（キャリッジ移動手段を表す）で表される）、およびこのホログラム記録媒体移動手段に駆動制御信号を送出する制御部１５１により行われる。

また、本実施形態装置においては、角度多重記録を行っても良い。その場合には、ページデータを上記ＳＬＭ１０９に表示させ、逐次、上記ＳＬＭ１０９へのページデータの表示を更新しつつ、この更新毎に、参照光のホログラム記録媒体１１１への入射角度をガルバノメータミラー１１７によって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ホログラム記録媒体１１１中の同一位置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。

なお、上記制御部は、記録時において、レーザ光源１０１の駆動制御、およびガルバノメータミラー１１７の角度制御を行うとともに、上記ＳＬＭ１０９に対してページデータを送出し、表示させるように指示する。

ところで、本実施形態のホログラム記録装置においては、ＳＬＭ１０９が中心軸を一致させたターレット１４１上に載設され、同様に半波長板１４３が中心軸を一致させたターレット１４４上に載設され、さらに、これら２つのターレット１４１、１４４が同軸に配設されている。このターレット１４１およびターレット１４４は回転制御手段１４２からの指示によって、ＳＬＭ１０９および半波長板１４３の光軸周りの回転角度を調整し得るようになっており、これによりホログラム記録媒体１１１上に記録される、ページデータホログラムの像情報の周波数分布の回転角度を調整することができる。なお、ターレット１４４は、ＰＢＳ１０８からＳＬＭ１０９へ、およびＳＬＭ１０９からＰＢＳ１０８へ、それぞれ向かう光のいずれをも透過し得るように、ガラスやポリカーボネート等の透明度の高い平板としたり、半波長板１４３の周囲のみを保持するリング体とすることが肝要である。

像情報をα度回転させたホログラムを記録媒体に照射する際には、半波長板１４３がα／２度、ＳＬＭ１０９がα度回転するように制御を行う。入射光の偏光角に対して半波長板１４３の光学軸がθ度傾いていると、透過した光の偏光角は２θ度傾く。よって、ＰＢＳ１０８を透過したＰ偏光（すなわち偏光角０度）は、半波長板１４３を透過することでα度回転し、偏光角α度でＳＬＭ１０９に入射する。ＳＬＭ１０９自体もα度傾いているため、ＳＬＭ１０９で変調された画素では、偏光角がさらに９０度回転し、偏光角は（９０＋α）度で反射される。反射された信号光は、再度半波長板１４３を透過するが、半波長板１４３の光学軸は信号光に対して（α／２−（９０＋α））度傾いているため、半波
長板１４３を透過した光の偏光角は、

となる。つまりＳ偏光となり、ＰＢＳ１０８によって反射され、α度回転した像情報が重畳された信号光がホログラム記録媒体１１１に照射される。

なお、以下に、図１２に示すホログラム記録装置が有する再生機能について簡単に説明する。
図１２に示すように、ホログラム記録媒体１１１に記録されたページデータ情報を再生する場合には、ＰＢＳ１０７とミラー１１５との間の光軸上に配された半波長板１１４において、参照光の振動方向が９０度変更され、ｓ偏光からｐ偏光に変換される。この参照光は、ミラー１１５で反射された後ＰＢＳ１１６に到達するが、半波長板１１４によってｐ偏光とされているので、このＰＢＳ１１６を直進することになる。次に、ミラー１２０によって、図中下方向に反射された、ｐ偏光の再生用参照光は、角度制御を行うガルバノメータミラー１２２およびリレーレンズ１２３を介して、記録媒体１１１中の信号光が照射された場所へ、その裏面側において記録用参照光の入射方向とは対向するような方向から照射される。

ｐ偏光の再生用参照光の照射により、記録媒体１１１からはｐ偏光の再生光（回折光）が出力され、開口１３０およびレンズ１１０を順に通過するように信号光の光路を逆行してＰＢＳ１０８に至り、これを直進してイメージセンサー１１３に入射する。この際に、ページデータに係る再生光はレンズ１１０によりフーリエ変換されて、ＳＬＭ１０９から出力された図３（Ａ）に示すような画像状態に変換される。これによりホログラム再生像はイメージセンサー１１３により撮像され、後段の図示されない演算処理手段（制御部１５１に内蔵されるようにしてもよい）において画像情報が再生される。

上述した実施形態に関し、ページデータの像情報を回転させる像情報角度調整手段としては、記録時において、前述したように、ＳＬＭ１０９および半波長板１４３をそれぞれ載設し、ＳＬＭ１０９と半波長板１４３を光軸を中心としてそれぞれ回転させるターレット１４１とターレット１４４、およびこのターレット１４１とターレット１４４を回転駆動する回転駆動手段１４２が機能するように構成されており、再生時において、前述したように、イメージセンサー１１３を載設し、イメージセンサー１１３を光軸を中心として回転させるターレット１４１、およびこのターレット１４１を回転駆動する回転駆動手段１４２が機能するように構成されている。

図８に示すように、像情報角度調整手段を構成するターレット１４１Ａ上にＳＬＭ１０９Ａが載設され、このＳＬＭ１０９Ａに表示された画像情報（ページデータ）はレンズ１１０によりフーリエ変換されて、ホログラム記録媒体１１１上の所定位置に照射される。別方向からこの所定位置に参照光が照射されることにより、この所定位置において、フーリエ変換された画像情報がホログラム記録される。
１回のホログラム記録がなされると、所定のフォーマット（例えば、図５や図６に示すホログラムの配列フォーマット）にしたがい、制御部１５１からホログラム記録媒体１１１の移動手段に対して所定の制御信号が送出され、ホログラム記録媒体１１１が２次元的に移動せしめられる。この移動がなされる毎に前述したように、フーリエ変換された画像情報がホログラム記録される。

そして、このホログラム記録をなす毎に、ＳＬＭ１０９Ａを光軸中心に回転させて、所定角度だけ回転したフーリエ変換画像をホログラム記録する。例えば、開口１３０が円形の場合には、ＳＬＭ１０９Ａを約１３度ずつ、同一方向に回転させ、回転させる度にホロ
グラム記録を行うが、その順番は、例えば図１に示す例では、ホログラム（Ａ）、ホログラム（Ｄ）、ホログラム（Ｆ）、ホログラム（Ｂ）、ホログラム（Ｅ）、ホログラム（Ｃ）、ホログラム（Ｇ）の順となる。

勿論、この順番に替えて、例えば、ホログラム（Ｂ）、ホログラム（Ｃ）、ホログラム（Ｄ）、ホログラム（Ａ）、ホログラム（Ｇ）、ホログラム（Ｆ）、ホログラム（Ｅ）というように、記録位置間の移動距離の和が最小となるようにホログラム記録位置を移動させ、その度にＳＬＭ１０９Ａを光軸を中心として逐次、左右いずれかの方向に回転させて像情報の空間周波数分布の回転角度（十字形状の輝線の回転角度）を調整してもよい。

なお、ホログラム記録位置の移動期間に同期して、ＳＬＭ１０９Ａを回転させるようにすれば、ホログラム記録時間の短縮化、効率化を図ることができる。
また、記録情報を再生する際には、記録時のＳＬＭ１０９Ａと同様に、ホログラムの再生毎にイメージセンサーを、定められた角度（記録時に対応する角度）だけ回転することにより所望のホログラム撮像処理を行うことができる。

ホログラムの像情報の空間周波数分布を回転させる像情報角度調整手段としては、上述したものに限られず、種々の態様のものを採用し得る。
例えば、図９に示すように、ＳＬＭ１０９Ｂの後段にダブプリズム（像回転プリズム）１７０を設け、ＳＬＭ１０９Ｂから出力された画像情報（ページデータ）を、図示しないフーリエ変換レンズを通過する前に、光軸上に配されたダブプリズム（像回転プリズム）１７０により回転させる。

このダブプリズム１７０は、光軸を中心として回転させると、このダブプリズム１７０を通過する画像情報はその回転角度の２倍の角度だけ回転する。図９においては、このダブプリズム１７０を通過した画像情報を担持した光が、ミラー１７１により直角に反射される様子が示されており、ＳＬＭ１０９Ａにおいて表示された画像情報に対し、ダブプリズム１７０からは光軸を中心として回転された画像情報１７２が出力されることが示されている。なお、この後、回転された画像情報を担持した信号光は、図示されないレンズにおいてフーリエ変換され、ホログラム記録媒体１１１に照射される。同様に、再生時には、ホログラム記録媒体１１１からの再生光を、ダブプリズム１７０を通過させることで回転させ、イメージセンサー１１３に入射させるか、あるいは、回転した再生像に合わせてイメージセンサー１１３を回転させることにより再生像を取得する。
なお、このダブプリズム１７０の光軸周りの回転においても、図８および図１２に類似したようなターレット（回転ステージ）１４１や制御部１５１からの制御信号に応じてターレット（回転ステージ）１４１を回転駆動する回転駆動手段１４２を設けることが好ましい。

以下、像情報角度調整手段としての、上記ダブプリズム１７０を実際に組み込んだ態様に係るホログラム記録装置の実施形態１に関する２つの変更態様について説明する。ここで図１３は第１の変更態様に係るものであり、図１４は第２の変更態様に係るものである。

まず、第１の変更態様について、図１３を用いて説明する。
すなわち、第１の変更態様においては、記録時の像情報角度調整手段として、図１３に示すように、ＰＢＳ２０８とレンズ２１０の間に、ダブプリズム１７０とプリズム回転手段（ターレット１４４に類似した手段：図示せず）を備えたプリズム手段２７０を用いている。これにより、プリズム手段２７０を透過した像情報を、ダブプリズム１７０がプリズム回転手段により光軸周りに回転せしめられた角度θ_２の倍の角度である２θ_２に相当する角度だけ回転させることができる。

なお、再生時の像情報角度調整手段としてダブプリズム１７０が機能する。すなわち、光が記録時の光路を逆に進んでダブプリズム１７０を逆に進行することにより、像の情報が記録時において回転した角度量だけ戻されることになり、ＰＢＳ２０８を透過してイメージセンサー２１３に照射される。

また、第２の変更態様では、図１４に示すように、記録時において、ＰＢＳ３０８を透過して図中左方に向かう光が入射する像情報角度調整手段３０９を用いている。
ＳＬＭ１０９とダブプリズム１７０は各々、回転駆動手段３４２による回転駆動制御により、図示されないターレット等を用いて回転されるようになっており、上述した実施形態１の場合と同様に、ダブプリズム１７０からは、α度だけ回転された像情報を担持した光が、Ｓ偏光の状態で出力されるようになっているので、この光は、ＰＢＳ３０８で反射されレンズ３１０方向に向かう。

なお、記録時における像情報角度調整手段３０９としては、図示するような、ＳＬＭ１０９およびダブプリズム１７０のみの構成とするとＳＬＭ１０９からの像情報が反転した状態で出力されることになるので、最終的に得られた再生像を画像処理により反転させるように構成するか、ＳＬＭ１０９から出力された像情報を、図９に示すようなミラー１７１等によって反転しておくことが好ましい。

また、ホログラム記録の再生時においては、ホログラム記録媒体３１１から出力された再生光はＰ偏光とされているのでＰＢＳ３０８を透過しイメージセンサー３１３に照射されるが、この再生光に重畳された再生像の回転角度に整合させるために、イメージセンサー３１３を回転させて、回転した像情報を取得するターレット３４５を備えている。すなわちこのターレット３４５が再生時の像情報角度調整手段として機能する。

上記実施形態およびその変更態様においては、隣接するホログラムの像情報の空間周波数分布の回転角度（十字形状の腕が伸びる方向）が互いに異なる値となるように構成されている。
これに対して、以下に説明する参考形態のものは、ディスク状のホログラム記録媒体１１１の各トラックに配列された各ホログラム（円形の開口の場合）１００Ｂが、トラックの長手方向に対して像情報の空間周波数分布を傾ける（十字形状をトラック方向に対して傾ける）ように構成されている。

＜参考形態＞
参考形態は、図１０（Ｂ）に示すように、ディスク状のホログラム記録媒体１１１に対し、円形の開口１３０を通過した画像情報によるホログラムを、各トラックに沿って配列した状態を示すものである。一方、図１０（Ａ）は、参考形態と比較するための比較例を示すものである。

図１０（Ａ）に示すように、ディスク状のホログラム記録媒体１１１において、次のホログラム２００Ｃを記録する際に、この記録媒体１１１であるディスクを周方向に所定回転させ、１つのトラックの全周に亘って、この操作を繰り返す。その後、記録するトラックを順次移動し、全周にわたるホログラム２００Ｃの記録を順次繰り返す。記録するトラックの順番は、外周から内周に向かって順に行ってもよい（トラック１→トラック２→トラック３）し、逆に、内周から外周に向かって順に行ってもよい（トラック３→トラック２→トラック１）。

しかし、図１０（Ａ）に示す従来手法においては、像情報の空間周波数分布の十字形状の腕の延びる方向をトラックの延びる方向と同一となるようにして記録されていくため、
記録されたホログラム２００Ｃと、その隣接位置に記録されたホログラム２００Ｃの像情報の空間周波数分布はほぼ同一方向を向くように配置され（空間周波数成分を多く含む部分を表す十字形状の回転角度が略同じである（ディスク回転による角度ずれは無視する））、同一トラック内で隣接するホログラム同士のみならず、隣接するトラック間で対向するホログラム同士の間でも像情報の空間周波数成分を多く含む領域の重なり合いが生じる虞がある。例えば、このようにホログラム２００Ｃを記録していく際に、図１１に示すように隣接トラックのホログラム２００Ｃの方向に0.36 mmの位置ずれが生じて記録された
場合（隣接するトラックのホログラム同士が重なり合った場合）にはSN比が12.7 dBとな
り、ホログラム２００Ｃに位置ずれがない場合のSN比である14.5 dBに対し、1.8db程度低下した。

一方、本参考形態による手法を導入し、各ホログラムの像情報の空間周波数分布を同一の角度だけ回転させてホログラム１００Ｂを記録する場合には、像情報の空間周波数分布は、上述した実施形態のように隣接するホログラム１００同士間で互いに回転角度を変更していくのではなく、隣接するホログラム１００Ｂ同士であっても、像情報の空間周波数分布の回転角度は変更されていない。しかし、本参考形態においては、隣接するホログラム１００Ｂ同士が、振動などの影響で互いに重なりあう状態となったとしても、像情報の空間周波数分布を多く含む領域を表す十字形状は、互いに重なりにくいような角度に調整されている。なお、図１０（Ｂ）に示す例では各ホログラムにおいて、この十字形状がディスクトラック方向に対して各々４５度傾くように調整されている。

記録前に信号光成分を４５度回転させ、ホログラム１００Ｂが隣接トラックのホログラム１００Ｂに0.36 mm近づくような位置ずれを生じた場合には、SN比は13.0 dBとなり、上述した従来手法に比べて0.3 dB程度のＳＮ比の改善を図ることができた。したがって、本参考形態を適用することで、位置ずれマージンの拡大、あるいは高密度記録を実現することが可能である。

なお、図１０（Ｂ）に示す例では、トラック１〜トラック３全体のホログラム１００Ｂが隣接トラック間で半ピッチずらした最密状態となるように配されているが、隣接するトラック間で、半ピッチずれるような配置としない場合に、本参考形態を適用してもよい。

また、像情報角度調整手段としては、上述した実施形態で説明したように、図８あるいは図９に示す手法を採用し得るが、本参考形態においては、ホログラム記録処理中に像情報の空間周波数分布を高速に回転させる必要がないので、手動により像情報の空間周波数分布の角度調整が可能である。この場合には、自動ステージ等が不要となるため装置の構成をシンプルなものとすることができる。

なお、本発明のホログラム記録装置およびホログラム記録方法としては、上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能である。
例えば、上記実施形態においては、ホログラム記録装置の光学系として、図１２に示すものを用いているが、これに限られるものではなく、光学系において種々の他の態様の光学系に適用が可能である。例えば、図１２に示す実施形態装置においては、位相共役タイプとされているが、これに替えて、記録時と再生時のいずれにおいても、記録媒体の同一側に参照光が入射されるようなタイプに構成してもよい。

また、上記各実施形態のホログラム記録装置は、記録機能の他に再生機能も有しているものであるが、本発明を記録機能のみを有するホログラム記録装置に適用してもかまわない。
また、上述した実施形態のものにおいては、各ホログラムを最密状態となるように配置
しているが、この配置は任意のパターンとすることが可能であり、例えば、開口が円形状で、記録されたホログラム形状が円形状である場合に、この各ホログラムを、図６に示す正方形状の各ホログラムと入れ替えるようなパターンとしても良い。
逆に、例えば開口が正方形状で、記録されたホログラム形状が正方形状である場合に、この各ホログラムを、図５に示す円形状の各ホログラムと入れ替えるようにしても良い。

なお、上述したように、上記各実施形態のホログラム記録装置において、角度多重の記録、さらには角度多重の再生の機能を有するように構成しても良いが、本発明のホログラム記録装置においては、必ずしも、このような角度多重の機能を構成とすることは必要とされない。
また、本発明のホログラム記録媒体としては、ディスク形状に限られるものではなく、矩形状や他の多角形状とすることが可能である。

１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ ホログラム
１０１、２０１、３０１ レーザ光源
１０２、２０２、３０２ 発散レンズ
１０３、２０３、３０３ 空間フィルタ
１０４、２０４、３０４ コリメートレンズ
１０５、１１４、１４３、２０５、２１４、３０５、３１４ 半波長板
１０６、１１５、１２０、２０６、２１５、２２０、３０６、３１５、３２０ ミラー
１０７、１０８、１１６、２０７、２０８、２１６、３０７、３０８、３１６ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
１０９、１０９Ａ、１０９Ｂ 空間光変調器（ＳＬＭ）
１１０、１１８、１２３、２１０、２１８、２２３、３１０、３１８、３２３ レンズ
１１１、２１１、３１１ ホログラム記録媒体（記録媒体）
１１３、２１３、３１３ イメージセンサー
１１７、１２２、２１７、２２２、３１７、３２２ ガルバノメータミラー
１３０、２３０、３３０ 開口（空間フィルタ）
１４１、１４１Ａ、１４４、３４５ ターレット
１４２、２４２、３４２ 回転駆動手段
１５１、２５１、３５１ 制御部
１７０ ダブプリズム
２７０ プリズム手段
３０９ 像情報角度調整手段

Claims (4)

1. 空間光変調器からの像情報をレンズによりフーリエ変換されてなる信号光と参照光を干渉せしめ、生じた干渉縞をホログラムとして記録媒体に所定の順序で記録するホログラム記録装置において、
   該記録媒体上に記録される各ページデータのホログラムが、隣接する該ページデータのホログラムとの間で、それぞれの該ホログラムにおける前記像情報の空間周波数成分を多く含む領域について光軸周りの回転角度が互いに異なるように調整する像情報角度調整手段を備えてなることを特徴とするホログラム記録装置。
2. 記録機能と再生機能を備えたホログラム記録装置であって、前記像情報角度調整手段は、記録時に前記空間光変調器を光軸周りに回転させる光変調器載設板と、再生時に再生像読取用のイメージセンサーを光軸周りに回転させるイメージセンサー載設板と、該載設板の各々を回転駆動する載設板回転駆動手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録装置。
3. 前記像情報角度調整手段は、光軸上に配され、かつ前記空間光変調器からの像情報の空間周波数成分を多く含む領域について光軸周りの回転角度を調整可能なダブプリズム、および該ダブプリズムを光軸周りに回転駆動するプリズム回転駆動手段を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のホログラム記録装置。
4. 空間光変調器からの像情報をレンズによりフーリエ変換されてなる信号光と参照光を干渉せしめ、生じた干渉縞をホログラムとして記録媒体に所定の順序で記録するホログラム記録方法において、
   該記録媒体上に記録される各ページデータのホログラムが、隣接する該ページデータのホログラムとの間で、それぞれの該像情報の空間周波数成分を多く含む領域について光軸周りの回転角度が互いに異なるように調整することを特徴とするホログラム記録方法。

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