JPH1116373A - ホログラムメモリ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホログラムメモリ装置が本来有する高速アク
セス性を損なうことなく大容量記録を行うことができる
ホログラムメモリ装置を提供する。 【解決手段】 本発明のホログラムメモリ装置において
は、物体光に情報を付加する空間光変調手段として、ア
レー状に配列された複数のマイクロミラー２２を有する
アナログマイクロミラーアレーデバイス２０が使用され
る。各マイクロミラー２２は、各々の反射面が物体光を
ホログラム記録媒体５の所定領域に向けて反射する方
向、または物体光を所定領域外に向けて反射する方向を
向くことができるように回動可能に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はホログラフィの原理
を用いたホログラムメモリ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０に従来のホログラムメモリ装置の
一例を示す。図１０に示すホログラムメモリ装置での情
報記録は以下のようにして行われる。すなわち、まず、
レーザ光源１０１から出射されたレーザ光が、ビームス
プリッタ１０２で物体光と参照光に分離される。

【０００３】このうち物体光は、ページコンポーザとし
て機能する液晶パネル１０３を通過する。物体光は、液
晶パネル１０３を通過する際に、面としての情報を付加
され、ニオブ酸リチウム結晶からなるホログラム記録媒
体１０４に入射するようになっている。なお、液晶パネ
ル１０３により付加される情報のイメージは１０３ａで
示すようなものであり、イメージ１０３ａにおいて、例
えば白い部位が１を表すデジタルデータ、黒い部位が０
を表すデジタルデータとなる。

【０００４】一方、参照光は、機械式のスキャナ１０５
により偏向され、ビームスプリッタ１０６を透過し、格
子状ミラー１０７に入射する。参照光は格子状ミラー１
０７のいずれかの部分により反射され、ビームスプリッ
タ１０６、およびレンズ１０８を経てホログラム記録媒
体１０４に入射する。

【０００５】物体光および参照光はホログラム記録媒体
１０４内で干渉し、その干渉情報がホログラム記録媒体
内に記録されるようになっている。本装置において、参
照光のホログラム記録媒体１０５への入射角度は、スキ
ャナ１０５によるビーム偏向角により決定されるように
なっている。

【０００６】情報の読み出しを行う際には、情報が記録
された場合と同じ角度で参照光をホログラム記録媒体１
０４に照射することにより物体光が再生され、この再生
された物体光はＣＣＤ１０９に導かれる。そしてＣＣＤ
１０９は物体光を電気信号に光電変換し、この信号がデ
ジタルデータに変換されるようになっている。

【０００７】図１１にホログラムメモリ装置の他の従来
例を示す。図１１に示すホログラムメモリ装置での情報
記録は以下のようにして行われる。ビームスプリッタ１
１１により分離された参照光は、参照光の垂直方向およ
び水平方向への偏向をそれぞれ行うＡＯＤ（acousto-op
tic deflector ：音響光学素子）１１５、１１６を経て
前記ＡＯＤ１１５、１１６の状態に依存して変化する入
射角度でホログラム記録媒体１１４に入射する。

【０００８】物体光は、ＡＯＤ１１５、１１６を通過す
る参照光との周波数の整合性を取るための周波数補正用
ＡＯＤ１１２を経て、空間光変調器の役割を果たす液晶
パネル１１３に入射し、液晶パネル１１３により情報を
付加されてホログラム記録媒体１１４に入射する。物体
光は、ホログラム記録媒体１１４内において参照光と干
渉しホログラム記録媒体１１４に情報が記録される。

【０００９】なお、情報を読み出す場合には、ＡＯＤ１
１５、１１６を調節し、読み出そうとする情報が記録さ
れた時と同じ角度で、参照光をホログラム記録媒体１１
４に入射させることにより、物体光が再生され、再生さ
れた物体光はＣＣＤ１１７により光電変換される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のホログ
ラムメモリ装置には、以下のような問題点がある。

【００１１】まず、第１の従来例においては、空間光変
調器として液晶パネルを使用しているため、物体光が液
晶パネルを通過する際にレーザー光の散乱が生じる（反
射型の液晶パネルを使用した場合も同様である）。

【００１２】また、第２の従来例においては、物体光に
情報を付加する手段として液晶パネルを使用し、また、
参照光を偏向する手段として、ＡＯＤを使用しているた
め、物体光および参照光の両方に散乱が生じる。このた
め、第１の従来例と同様に回折効率の低下が生じること
になる。

【００１３】このように物体光の散乱が生じて、ホログ
ラム材料内における物体光の回折効率が低下すると、ホ
ログラム材料への多重記録の際の多重度が制限されるこ
とになる。すなわち、空間光変調器として液晶パネル等
を使用すると、ホログラム材料が本来有する多重記録特
性が十分に生かされないことになる。

【００１４】また、上記第１および第２の従来例におい
ては、ホログラム記録媒体に対する物体光および参照光
の双方の入射位置を変更する有効な手段が設けられてい
ない。このため、ホログラムメモリ装置の記憶容量は、
ホログラム材料の多重記録特性にのみ依存することにな
り、ホログラムメモリ装置が本来有する膨大な記録容量
を十分に生かすことはできない。

【００１５】本発明は、上記実状に鑑みなされたもので
あり、ホログラム材料が本来有する多重記録特性を十分
に生かし、大容量記録を行うことができるホログラムメ
モリ装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明は、ホログラム記録媒体への情報の記録およ
びホログラム記録媒体からの情報の再生のうち少なくと
も一方を行うホログラムメモリ装置において、物体光お
よび参照光を生成する手段と、前記物体光の光路上に設
けられるとともに、入射する前記物体光を前記ホログラ
ム記録媒体の所定領域に選択的に導く複数の光学素子を
有する空間光変調手段と、を備えたことを特徴としてい
る。

【００１７】また、本発明は、前記空間光変調手段が、
前記複数の光学素子として互いに近接して配列された複
数の反射鏡を有し、前記各反射鏡は、各々の反射面が物
体光を前記ホログラム記録媒体の前記所定領域に向けて
選択的に導くことができるように回動可能に設けられて
いることを特徴としている。

【００１８】また、本発明は、前記物体光の光路上に配
置されるとともに前記物体光が順次入射する第１の物体
光用反射鏡および第２の物体光用反射鏡を更に備え、前
記第１および第２の物体光用反射鏡は、互いに平行な軸
を中心として回動可能に設けられていることを特徴とし
ている。

【００１９】また、本発明は、ホログラム記録媒体への
情報の記録およびホログラム記録媒体からの情報の再生
のうち少なくとも一方を行うホログラムメモリ装置にお
いて、参照光を生成する手段と、前記参照光の光路上に
配置されるとともに前記参照光が順次入射する第１の参
照光用反射鏡および第２の参照光用反射鏡とを備え、前
記第１および第２の参照光用反射鏡は、互いに平行な軸
を中心として回動可能に設けられ、前記参照光の光路に
対する前記第１および第２の参照光用反射鏡の反射面の
角度を変更するとにより、ホログラム記録媒体への前記
参照光の入射位置を変更することなく入射角度のみを変
更することができることを特徴としている。

【００２０】また、本発明は、ホログラム記録媒体への
情報の記録およびホログラム記録媒体からの情報の再生
のうち少なくとも一方を行うホログラムメモリ装置にお
いて、物体光および参照光を生成する手段と、前記物体
光に情報を付加する空間光変調手段と、情報が付加され
た前記物体光をホログラム記録媒体内で合焦させる第１
のフーリエ変換レンズと、前記物体光を前記第１のフー
リエ変換レンズの光軸方向に対して直交する方向に反射
し、反射面と前記第１のフーリエ変換レンズの光軸とが
なす角度を維持した状態で移動可能に設けられた第１の
可動ミラーと、ホログラム記録媒体を前記第１のフーリ
エ変換レンズの光軸に対して４５度傾斜した状態で保持
可能な手段とを備えたことを特徴としている。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。

【００２２】第１の実施の形態 まず、第１の実施の形態について説明する。図１乃至図
８は本発明の第１の実施の形態を示す図である。なお、
以下の説明の理解を容易にするため、図１右下に示すよ
うに、ＸＹＺ座標系を設定し、必要に応じてこの座標系
に基づいて説明を行う。なお、図１においてＺ軸は紙面
法線方向に延び、Ｚ軸の正方向は紙面手前向きである。
また、各図に付記された座標軸は図１の座標軸と対応す
るものである。

【００２３】図１に示すように、ホログラムメモリ装置
には、干渉性の良い光、例えばレーザ光を発生する光源
装置１と、光源装置１から出射されたレーザ光を物体光
と参照光とに分離するビームスプリッタ２とが設けられ
ている。

【００２４】ホログラムメモリ装置の物体光の光路上に
は、物体光を拡大し所定の断面積を有する平行光に整え
るビームエキスパンダ３、第１の光路偏向器１０Ａ、物
体光に情報を付加する空間光変調器としてアナログマイ
クロミラーアレーデバイス２０（以下ＡＭＤ２０とい
う）、フーリエ変換レンズ４ａ、ニオブ酸リチウム等の
ホログラム材料からなるホログラム記録媒体５、フーリ
エ変換レンズ４ａと同一のフーリエ変換レンズ４ｂおよ
び光電変換素子としてＣＣＤ７が順次設けられている。

【００２５】一方、ホログラムメモリ装置の参照光の光
路上には、第２の光路偏向器１０Ｂが設けられている。

【００２６】前述したＡＭＤ２０、フーリエ変換レンズ
４ａ、ホログラム記録媒体５、フーリエ変換レンズ４ｂ
およびＣＣＤ７は、フーリエ変換レンズ４ａ，４ｂの焦
点距離と同一の距離をおいて等間隔に一直線上に並ぶよ
うに配置されている。

【００２７】次に、上述した各構成要素のうち光路偏向
器１０Ｂの構成について図２を用いて詳述する。

【００２８】光路偏向器１０Ｂは、参照光の光路上に順
次配置された回動ミラー（参照光用反射鏡）１３、１１
および１２を有している。

【００２９】このうち回動ミラー１１、１２は、各々の
反射面が互いに対向するように設けられ、Ｚ軸方向を向
いたそれぞれの回動軸線１１ａ，１２ａを中心として図
示しないサーボモータ等の駆動手段により回動自在とな
っている。

【００３０】また、回動ミラー１３は、回動ミラー１
１、１２の回動軸線１１ａ，１２ａと直交する方向を向
いた回動軸線１３ａを中心として図示しないサーボモー
タ等の駆動手段により回動自在となっている。

【００３１】回動ミラー１１の図２紙面法線方向（Ｚ軸
方向）の幅は、回動ミラー１３のＺ軸方向の幅より大き
くなっている。また、回動ミラー１２の反射面の幅ｗ2
は、回動ミラー１１の反射面の幅ｗ1より大きくなって
いる。

【００３２】なお、回動ミラー１２の反射面の幅ｗ2
は、所定の回動範囲内で回動ミラー１１が回動した場
合、回動ミラー１１の回動角度に関係なく回動ミラー１
１からの反射光を常に受光できる程度の幅であることが
好ましい。また、回動ミラー１１および回動ミラー１３
のＺ軸方向の幅の関係も回動ミラー１１、１２の幅の関
係と同様の考えで設定すればよい。

【００３３】このような構成を有する光路偏向器１０Ｂ
は、一対の回動ミラー１１、１２の少なくともいずれか
一方を回動させることにより、ホログラム記録媒体５へ
の参照光のＹ軸方向の入射位置および入射角度を変更す
ることが可能となっている。

【００３４】特に、この光路偏向器１０Ｂは、以下に詳
述するように回動ミラー１１、１２を同時に回動させる
ことにより、ホログラム記録媒体５への参照光の入射位
置を変更することなく入射角度のみを変更することがで
きるようになっている。

【００３５】すなわち、図２に示すように、回動ミラー
１１、１２が図２実線位置にある場合、回動ミラー１１
により反射された参照光は、回動ミラー１２の反射面上
の点Ｐ１を通りホログラム記録媒体５の点Ｑに入射す
る。

【００３６】この実線位置を基準として、回動ミラー１
１が二点鎖線位置となるように所定角度回動させ、これ
と並行して回動ミラー１２が二点鎖線位置となるように
所定角度時計方向に回動させる。これにより、回動ミラ
ー１１により反射された参照光は、回動ミラー１２の反
射面上の点Ｐ２を通り、回動ミラー１１、１２が実線位
置にある場合と同様にホログラム記録媒体５内の点Ｑに
入射する。

【００３７】以上の説明より理解できるように、光路偏
向器１０Ｂは、ホログラム記録媒体５への入射位置を変
更することなく、ホログラム記録媒体５への入射角のみ
を変更することができる。なお、上記機能を実現するた
めに回動ミラー１１および回動ミラー１２のそれぞれに
要求される回転角の関係は幾何的演算により容易に算出
することが可能である。

【００３８】また、物体光の光路上に設けられている光
路偏向器１０Ａの構成は、光路偏向器１０Ｂから回動ミ
ラー１３を除いたものに相当し、光路偏向器１０Ｂの構
成を説明する図２を鏡像反転し、図２におけるホログラ
ム記録媒体５をＡＭＤ２０に置き換えることによりその
作用を理解することができる。すなわち、光路偏向器１
０Ａは、ＡＭＤ２０への物体光の入射角度のみを変更す
るように作用するものである。

【００３９】次にＡＭＤ２０の構成について詳述する。
ＡＭＤ２０は、図３に概略的に示すように、非導電性物
質からなる基板２１と、この基板２１上にアレー状（ま
たは碁盤目状若しくはマトリックス状）に複数配列され
た回動自在のマイクロミラー２２を有している。各マイ
クロミラー２２は、導電性物質からなる板状の部材上に
反射性の金属皮膜を蒸着する等の手法により形成されて
いる。

【００４０】なお、図３においては図面の簡略化のた
め、ＡＭＤ２０に具備されたマイクロミラー２２の数は
３行３列の合計９枚となっているが、この枚数に限定さ
れるものではない。

【００４１】次に、各マイクロミラー２２を回動自在と
する駆動機構の構成について説明する。

【００４２】図４に示すように、各マイクロミラー２２
は、基板２１上に設けられＹ軸方向を向いた支点部材２
５により支持されており、このマイクロミラー２２に
は、一対のＬ字型の梁２３が連結されている。

【００４３】梁２３は適当な可撓性を有しており、また
各梁２３のマイクロミラー２２と反対側の端部は、基板
２１上に設けられた梁用基材２４により支持されてい
る。マイクロミラー２２は、マイクロミラー２２と一体
に形成された梁用基材２４および梁２３を介して電源装
置２７に接続されている。

【００４４】また、マイクロミラーの第１部分２２ａの
下方には、電極２６が基板２１上に形成されており、電
極２６も電源装置２７に接続されている。

【００４５】このように構成された駆動機構を具備する
マイクロミラー２２は、電源装置２７により、マイクロ
ミラー２２および電極２６に適宜電圧を印加してマイク
ロミラー２２の第１部分２２ａと電極２６との間に吸引
力または反発力を作用させることにより支点部材２５と
の接線を回動中心として回動することができるようにな
っている。

【００４６】すなわちマイクロミラー２２は、マイクロ
ミラー２２および電極２６の電位がともに０の場合、梁
２３の弾性により、図に示すように水平状態を保持して
いる。

【００４７】電源装置２７によりマイクロミラー２２お
よび電極２６にそれぞれ異なる極性の電圧を印加するこ
とにより、マイクロミラー２２の第１部分２２ａと電極
２６との間には吸引力が働く。この吸引力によりマイク
ロミラー２２は支点部材２５との接線を回動中心として
回動する。

【００４８】この場合、マイクロミラー２２の変位に伴
い、梁２３のＺ軸方向を向いた長手方向部分２３ａは下
方に向けて撓む。そして、前記長手方向部分２３ａがそ
の弾性により初期状態（図４に示す状態）に復元しよう
とする力と前記吸引力とが釣り合う位置でマイクロミラ
ー２２は停止する。このようにしてマイクロミラー２２
は傾斜状態を採るようになる。

【００４９】なお、以上の説明から理解されるように、
マイクロミラー２２の傾斜角度は、マイクロミラー２２
と電極２６との間に働く静電吸引力と、梁２３のバネ力
とのバランスにより決定されるため、マイクロミラー２
２と電極２６との間の電位差を連続的に変化させること
により、マイクロミラー２２の傾斜角度を連続的（アナ
ログ的）に任意の角度に変化させることができる。

【００５０】また、マイクロミラー２２を逆方向に回動
させたい場合には、マイクロミラー２２および電極２６
に印加する電圧の極性を同一にすればよい。このように
すれば、電圧の大きさに比例する反発力が両者の間に働
くようになり、マイクロミラー２２を上記と逆方向に任
意角度で傾斜させることができる。

【００５１】なお、マイクロミラー２２の駆動機構の構
成は図４に示す構成に限定されるものではなく、図５に
示すようなものとしても良い。この場合、マイクロミラ
ー２２は、マイクロミラー２２を挟んで設けられた一対
の梁用基材２４からマイクロミラー２２に向かってＹ軸
方向に延びる一対の梁２３により支持され、梁２３のね
じりに対するバネ性と静電吸引（または反発）力とのバ
ランスにより、マイクロミラー２２の傾斜角が決定され
る。

【００５２】次に、上記構成を有する本実施形態による
ホログラムメモリ装置の作用について説明する。

【００５３】まず、ホログラム記録媒体５に情報を書き
込む場合の作用について説明する。

【００５４】図１に示すように、光源装置１からレーザ
光を出射すると、このレーザ光はビームスプリッタ２に
より物体光と参照光に分離される。

【００５５】物体光はビームエキスパンダ３を経て、所
定の幅を有する光として第１の光路偏向器１０Ａの回動
ミラー（参照光用反射鏡）１１、１２に順次入射する。
第１の光路偏向器１０Ａの回動ミラー１１、１２の角度
は予め調節されており、これによりＡＭＤ２０への物体
光の入射角度が決定されるようになっている。

【００５６】光路偏向器１０Ａを出た物体光はＡＭＤ２
０へ入射する。なお、光路偏向器１０ＡからＡＭＤ２０
へ向かう物体光をＹＺ平面に平行な平面Ｋ2に投影する
と図３に示すように均等な明るさの投影像が得られる。

【００５７】ここでＡＭＤ２０を構成する各マイクロミ
ラー２２のうち反射面に符号Ａが付されたマイクロミラ
ー２２は、その反射面がＹＺ平面に対して平行となって
おり、また、反射面に符号Ｂが付されたマイクロミラー
２２は、その反射面がＹＺ平面に対して平行となってい
る状態からＹ軸と平行な軸を中心として所定角度回転し
た状態にある（図３参照）。

【００５８】このため、ＡＭＤ２０に入射した物体光の
うち符号Ｂを付したマイクロミラー２２に入射した物体
光は、フーリエ変換レンズ４ａに入射しない方向にそら
され、符号Ａを付したマイクロミラー２２に入射した物
体光のみが、フーリエ変換レンズ４ａに向かうようにな
る。

【００５９】従って、フーリエ変換レンズ４ａに向かう
物体光をＹＺ平面に平行な平面Ｋ1に投影すると図３に
示すような投影像が得られる。すなわち、符号Ａを付し
たマイクロミラー２２からの反射光が入射する部位のみ
明るくなり、他の部位は暗くなる。

【００６０】以上の説明より理解できるように、物体光
をＡＭＤ２０の各マイクロミラー２２により反射させ互
いに異なる方向に導くことにより、物体光に情報を付加
することができる。すなわち、例えば、明るい状態によ
りデジタルデータの１を表現させ、暗い状態によりデジ
タルデータの０を表現させるようにすることにより、物
体光にデジタルデータ（２値情報）を付加することがで
きる。

【００６１】ＡＭＤ２０により情報を付加された物体光
は、フーリエ変換レンズ４ａによりその光路の中心がＹ
軸と平行な光となり、ホログラム記録媒体５内で合焦す
る。

【００６２】なお、ホログラム記録媒体５はＹＺ平面と
平行な板状の部材であるが、物体光のホログラム記録媒
体５への入射位置のうちＹ軸方向の入射位置を調節する
場合には、光路偏向器１０Ａの回動ミラー１１、１２の
角度を調節し、物体光のＡＭＤ２０への入射角度を変更
することにより行うことが可能である。

【００６３】また、物体光のホログラム記録媒体５への
入射位置のうちＺ軸方向の入射位置を調節する場合に
は、ＡＭＤ２０の各マイクロミラー２２の回動角度を変
更することにより行うことが可能である。例えば、図３
において反射面に符号Ａが付されたマイクロミラー２２
を適当な角度だけ回動させることにより、ホログラム記
録媒体５への物体光の入射位置をＺ軸方向へ移動させる
ことが可能である。

【００６４】以上、光源装置１からホログラム記録媒体
５へ至るまでの物体光の処理について説明したが、参照
光は以下のように処理される。

【００６５】ビームスプリッタ２を出た参照光は、予め
所定角度に調節された光路偏向器１０Ｂの回動ミラー１
３、１１、１２に順次反射され、これにより、ホログラ
ム記録媒体５の物体光が入射する位置と同じ位置に入射
する。

【００６６】物体光と参照光はホログラム記録媒体５内
で干渉し、ホログラム記録媒体５に干渉情報が記録され
る。

【００６７】なお、ホログラム記録媒体５の異なる位置
に情報を書き込みたい場合には、光路偏向器１０Ａ，１
０ＢおよびＡＭＤ２０を適当に調整することにより、ホ
ログラム記録媒体５への物体光および参照光の入射位置
を変更すればよい。

【００６８】また、ホログラム記録媒体５の同一位置に
異なる情報を書き込みたい場合には、光路偏向器１０Ｂ
の回動ミラー１１、１２のみを調整し、ホログラム記録
媒体５に対する参照光の入射位置を変更することなく入
射角度のみを変更すればよい。このようにすることによ
り、ホログラム記録媒体５の多重記録特性を利用してホ
ログラム記録媒体５の同一部位に互いに異なる複数ペー
ジの情報を書き込むことができる。

【００６９】次に、ホログラム記録媒体５から情報を読
み出す場合の作用について説明する。

【００７０】まず、ホログラム記録媒体５のうち読み出
そうとする情報が記録されている部位に所定の入射角で
参照光を照射し物体光を再生する。ホログラム記録媒体
５からＸ軸と平行に出射した物体光は、フーリエ変換レ
ンズ４ｂにより平行光（この平行光はＡＭＤ２０により
反射された物体光と等価なものである）とされ、フーリ
エ変換レンズ４ｂの焦点位置に位置するＣＣＤ７に入射
する。

【００７１】すなわちＣＣＤ７の撮像面には、図３にお
ける平面Ｋ1に投影されたものと同じ像が投影される。
ＣＣＤ７はこの像を光電変換し、画像信号を図示しない
データ変換装置に送信する。そして前記データ変換装置
は前記画像信号をデジタルデータに変換する。

【００７２】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、光路上に配置された回動自在な複数の反射鏡を利用
することにより、ホログラム記録媒体５内の任意の部位
に物体光および参照光を入射させることができる。この
ため、サイズの大きいホログラム記録媒体５を使用した
場合でも、ホログラム記録媒体５を移動させることなく
ホログラム記録媒体５の任意の部位への情報の書き込み
や、任意の部位からの情報の読み出しを容易に行うこと
ができる。このため、ホログラムメモリ装置自体が本質
的に持つ高速アクセス性を損なうことなく、大容量のホ
ログラムメモリ装置を実現することができる。

【００７３】なお、例えば更に大きなホログラム記録媒
体を使用する場合には、ホログラム記録媒体を複数の領
域に分割し、情報の書き込みおよび読み出しの対象とな
る領域をフーリエ変換レンズの光軸上に位置するように
ホログラム記録媒体自体を移動させる機構を設けてもよ
い。この場合、情報の書き込みおよび読み出しの対象と
なる領域内における物体光および参照光の入射位置の移
動を反射鏡に行わせ、領域の移動は前記移動機構により
行わせればよい。このようにすることにより更に記録容
量の増大を図ることができる。

【００７４】また、本実施形態によれば、物体光への情
報付加を反射鏡により行っているため、液晶パネルを使
用した場合のように物体光の散乱が生じることはない。
このため、ホログラム記録媒体で回折効率の低下が発生
することはなく、ホログラム記録媒体が本来有する多重
記録性を十分に活用することができる。

【００７５】また、物体光に情報を付加する空間光変調
器としてマイクロミラーアレーデバイスを使用している
ため、一枚の反射鏡の質量は極めて小さい。このため、
付加する情報の切換を極めて迅速に行うことができる。

【００７６】また、本実施形態においては、一対の回動
ミラー１１、１２によりホログラム記録媒体への参照光
の入射位置を変更することなく入射角度のみ変更可能と
する機能を実現している。このため、ホログラムメモリ
装置をコンパクトに構成することができる。

【００７７】従来のホログラムメモリ装置においては、
前記機能を実現するために図１２に示すようないわゆる
４ｆ系の構成が採用されている（従来技術の欄で図１０
および図１１により説明したホログラムメモリ装置にお
いても同様である）。このため、参照光の光路を偏向す
る手段（ミラーまたはＡＯＤ）からホログラム材料まで
の間の距離を、レンズの焦点距離の４倍分確保する必要
があり、装置全体のコンパクト化の妨げとなっている。
しかしながら、本実施形態によれば、少なくとも回動ミ
ラー１１、１２が互いに干渉しないように回動できるス
ペースさえ確保すればよいため、従来のものより大幅な
コンパクト化を図ることができる。

【００７８】なお、さらなる装置のコンパクト化が望ま
れる場合には、図６に示すように、回動ミラー１２をア
ナログマイクロミラーアレーデバイス２５に置換して光
路偏向装置１０Ｂを構成ればよい。このようにすること
により３つの回動ミラーのうち最大の反射面面積が要求
され最も質量が大きくなる回動ミラー１２自体を回動さ
せる必要がなくなる。これにより、回動ミラー１２を回
動させるためのスペースが不要となるため、ホログラム
メモリ装置をよりコンパクトに構成することができる。

【００７９】さらに、可動部分の質量低減により、ホロ
グラム記録媒体５への参照光の入射位置および入射角度
の調節をより迅速に行うことができる。なお、他の回動
ミラー１１、１３についてもアナログマイクロミラーア
レーデバイスに置換することが可能である。

【００８０】また、本実施形態によれば、情報付加に使
用するマイクロミラーアレーデバイスを物体光のホログ
ラム記録媒体への入射位置を調節する手段と兼用してい
るため、ホログラムメモリ装置の構成要素の数を減らす
ことができる。このため、ホログラムメモリ装置をより
コンパクトに構成することができる。

【００８１】以上、本実施形態の構成および作用効果に
ついて述べてきたが、本実施形態に示すＡＭＤ２０の構
成を以下のように変形することも可能である。

【００８２】［第１の変形例］第１の変形例は、物体光
に情報を付加する空間光変調器としてアレー状に配列さ
れたマイクロミラー２２に代えて、アレー状に配列され
た他の光学素子を空間光変調器として利用するものであ
る。このような光学素子の一例としては、屈折率の変化
により光の方向を変化させる層、例えば、ポッケルス効
果(Pockels effect)またはカー効果(Kerr effect)によ
り層の近傍に設けた電極に付加する電場の強度により屈
折率を変化させる層や、屈折率異方性を持つ物質による
層、具体的物質としてはＫＤＰ，ＡＤＰ，ＬiＮbＯ
₃（リチウムニオベート）等からなる層を有するものを
使用することができる。このような光学素子を空間光変
調器として使用した場合も、液晶パネルを使用した場合
に比べれば、物体光の散乱を大幅に低減することができ
る。

【００８３】［第２の変形例］第２の変形例は、ＡＭＤ
２０の支持構造および駆動機構を変更して２自由度の位
置決めを可能とするものである。

【００８４】すなわち、本変形例のＡＭＤ５０において
は、図７および図８に示すように、マイクロミラー５２
の側縁には導電性物質からなる弾性ヒンジ５３が連結さ
れている。弾性ヒンジ５３はＡＭＤ５０全体に共通の１
枚の基板５１上に突設されたスタッド電極５４に固着さ
れている。すなわちマイクロミラー５２は弾性ヒンジ５
３を介してスタッド電極５４に片持ちで支持されてい
る。ＡＭＤ５０を構成する各マイクロミラー５０のヒン
ジ５３はすべてＹ軸方向を向いている。

【００８５】マイクロミラー５２の真下の基板５１上に
は、３つの電極５５ａ，５５ｂ，５５ｃが突設されてい
る。これら電極５５ａ，５５ｂ，５５ｃのうち電極５５
ａ，５５ｂは、マイクロミラー５２のスタッド電極５４
に近い側の隅部側縁５２ａ，５２ｂに対応する位置であ
って弾性ヒンジ５３の軸線に対して対称位置に配置され
ている。また、電極５５ｃは、弾性ヒンジ５３の延長線
上、すなわち電極５５ａ，５５ｂを結ぶ線分を底辺とす
る二等辺三角形の頂点の位置に対応する位置に配置され
ている。

【００８６】このような駆動機構を有する各マイクロミ
ラー５２は、マイクロミラー５２の電位と、電極５５
ａ，５５ｂ，５５ｃの電位とを適宜組み合わせ、マイク
ロミラー５２と電極５５ａ，５５ｂ，５５ｃとの静電吸
引（または反発）力と、弾性ヒンジ５３との復元力とを
釣り合わせることにより、マイクロミラー５２の反射面
が弾性ヒンジ５３を中心とした最大３自由度（実際に用
いるのは２自由度）の位置決めができるようになってい
る。

【００８７】マイクロミラーの駆動機構を上記のような
ものとすることにより、ＡＭＤ５０の状態を変更するだ
けで、ホログラム記録媒体５への物体光の入射位置をＹ
軸方向およびＺ軸方向の任意の位置に変更することがで
きる。このため、より高速でのアクセスが可能となる。

【００８８】第２の実施の形態 次に、本発明の第２の実施の形態について説明するが、
以下の第２の実施の形態において第１の実施の形態と同
一部分については同一符号を付し、重複する説明は省略
する。

【００８９】図９に示すように、第２の実施の形態にお
いて、ホログラム記録媒体５はスピンドルモータ３５に
チャッキングされた状態で回転可能な円盤形状の部材と
なっている。ホログラム記録媒体５は、Ｚ軸方向から見
た場合、Ｘ軸に対して４５度回転した状態で傾斜してい
る。

【００９０】物体光の光路上には、ビームエキスパンダ
３、物体光に情報を付加するためのデジタルマイクロミ
ラーアレーデバイス３３（以下「ＤＭＤ３３」とい
う）、フーリエ変換レンズ４ａ、可動ミラー３６、ホロ
グラム記録媒体５、可動ミラー３７およびＣＣＤ７が順
次設けられている。

【００９１】このうちＤＭＤ３３としては、ＴＩ社（Te
xas Instrument Incorporated）製のものを使用するこ
とが可能であり、物体光への情報付加は第１の実施の形
態においてＡＭＤ２０を用いて行ったのと同様にして行
うことができる。このＤＭＤ３３は、ＤＭＤ３３を構成
する各マイクロミラーの反射面が予め定められた２つの
傾斜角度のみを採りうる点において、各マイクロミラー
２２の反射面の角度を連続的に変化させることができる
ＡＭＤ２０と異なる。なお、ＤＭＤの構成自体は既にＴ
Ｉ社から発表されているため、ここでの説明は省略す
る。

【００９２】次に、可動ミラー３６、３７について説明
する。可動ミラー３６、３７の反射面は、Ｚ軸方向から
見た場合、Ｘ軸に対して４５度回転した状態で傾斜して
いる。可動ミラー３６、３７は、図示しないアクチュエ
ータにより、入射する物体光の光路に対する反射面の傾
斜角度、この場合具体的にはフーリエ変換レンズ４ａ、
４ｂの（Ｘ軸方向を向いた）光軸に対する反射面の傾斜
角度を維持したまま、Ｘ軸方向に平行移動できるように
なっている。

【００９３】可動ミラー３６、３７およびホログラム記
録媒体５が上述したように傾斜して設けられているた
め、フーリエ変換レンズ４ａとホログラム記録媒体５と
の間の物体光の光路長は可動ミラー３６の位置に関わら
ず一定であり、またホログラム記録媒体５とフーリエ変
換レンズ４ｂとの間の物体光の光路長も、可動ミラー３
７の位置に関わらず一定である。

【００９４】一方、参照光の光路上には、固定ミラー６
ａ，６ｂおよび光路偏向器１０Ｂが順次設けられてい
る。本実施形態における光路偏向器１０Ｂは、第１の実
施形態における光路偏向器１０Ｂを構成する回動ミラー
１３が省略されている点のみが異なる。

【００９５】次に、上記構成を有する本実施形態の作用
について説明する。

【００９６】まず、ホログラム記録媒体５に情報を書き
込む場合の作用について説明する。

【００９７】光源装置１から出射されたレーザ光は、ビ
ームスプリッタ２により物体光と参照光に分離される。

【００９８】このうち物体光は、ビームエキスパンダ３
を経てＤＭＤ３３に入射し、ＤＭＤ３３は、第１の実施
の形態においてＡＭＤ２０により行った手法と同様の手
法により物体光に情報を付加する。

【００９９】ＤＭＤ３３により反射された物体光はＸ軸
正方向を向いて進み、フーリエ変換レンズ４ａを経て、
予め所定の位置に移動した可動ミラー３６に入射する。
物体光は可動ミラー３６によりＹ軸負方向に進路を変更
され、予め所定の位相に回転した状態で停止するホログ
ラム記録媒体５に入射する。

【０１００】この場合、前述したように、フーリエ変換
レンズ４ａとホログラム記録媒体５との間の光路長は、
可動ミラー３６の位置に関わらず常に一定となっている
ため、物体光は常にホログラム記録媒体５内で合焦す
る。このため、ホログラム記録媒体５のいかなる位置に
情報を書き込む場合においても、高密度で正確に情報を
書き込むことができる。

【０１０１】一方、参照光は、固定ミラー６ａ，６ｂを
順次経て、光路偏向器１０Ｂに到達する。そして参照光
は、光路偏向器１０Ｂにより、ホログラム記録媒体５へ
の入射位置および入射角度を定められ、ホログラム記録
媒体５に入射する。

【０１０２】なお、ホログラム記録媒体５の異なる部位
に情報を書き込みたい場合には、可動ミラー３６を平行
移動させて物体光の入射位置を変更するとともに、光路
偏向装置１０Ｂによりホログラム記録媒体５への参照光
の入射位置を変更すればよい。また、この状態で、ホロ
グラム記録媒体５を回転させることにより、ホログラム
記録媒体５の円周方向の異なる位置に情報を書き込むこ
ともできる。

【０１０３】なお、ホログラム記録媒体５の同一位置に
異なる情報を書き込む場合には、光路偏向器１０Ｂを調
節することにより、ホログラム記録媒体への参照光の入
射角度を変更すればよい。

【０１０４】次にホログラム記録媒体５から情報を読み
出す場合の作用について説明する。まず、スピンドルモ
ータ３５によりホログラム記録媒体５を回転させ所定の
位置に停止させる。これと並行して、可動ミラー３７
を、読み出そうとする情報が書き込まれた際の可動ミラ
ー３６のＸ座標と同じＸ座標を採るように移動させる。

【０１０５】次に、光路偏向器１０Ｂを調節して、ホロ
グラム記録媒体５の所定の位置に所定の入射角度で参照
光を入射させ、Ｙ軸負方向に進行する物体光を再生す
る。

【０１０６】再生された物体光は、可動ミラー３７によ
りＸ軸正方向に進路を変え、フーリエ変換レンズ４ｂに
入射する。物体光は、フーリエ変換レンズ４ｂにより平
行光に整えらえ、ＣＣＤ７に入射する。そして第１の実
施の形態と同様にして、物体光に付加された情報がデジ
タルデータに変換される。

【０１０７】この場合、再生される物体光の出射位置と
フーリエ変換レンズ４ｂとの間の物体光の光路長は、可
動ミラー３７の位置に関わらず一定となるため、物体光
は可動ミラー３７の位置に関わらず完全な平行光として
ＣＣＤ７に入射する。このためＣＣＤ７における物体光
からの情報読み出しをより正確に行うことができる。

【０１０８】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、（１）ホログラム記録媒体５の回転、（２）可動ミ
ラー３６により、物体光の合焦位置をホログラム記録媒
体５の半径方向移動させること、（３）光路偏向器１０
Ｂによりホログラム記録媒体５への参照光の入射位置お
よび入射角度を変更すること、を組み合わせることによ
り膨大なページ数の情報を記録することができるホログ
ラムメモリ装置を実現することができる。

【０１０９】また、本実施形態によれば、可動ミラー３
６、３７とホログラム記録媒体５と相対的角度関係が適
切に設定されているため、極めて正確な情報の書き込み
および読み出しを行うことができる。

【０１１０】なお、以上説明した第１および第２の実施
形態においては、反射面が数十ミクロンオーダのマイク
ロミラー２２、５２（ＡＭＤ２５のマイクロミラーを含
む）を利用することを想定しているが、マイクロミラー
を駆動するアクチュエータ（駆動機構）の性能が十分で
あれば、マイクロミラーのサイズに制限はなく、単なる
「ミラー」であってもよい。。

【０１１１】マイクロミラーのサイズの増加に伴う質量
の増大に対しては、弾性ヒンジを機械的手段に変更した
り、静電アクチュエータから電磁アクチュエータへ変更
することが可能である。駆動機構を電磁アクチュエータ
とする場合には、例えば、電極に代えて平面状のコイル
を基板上に配置するとともにマイクロミラーを磁性体材
料により形成すればよい。

【０１１２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ホログラム材料が本来有する多重記録特性を十分に活用
し、大容量記録が可能なホログラムメモリ装置を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるホログラムメモリ装置の第１の実
施の形態の構成を示す図。

【図２】光路偏向器の構成を示す図。

【図３】マイクロミラーアレーデバイスの構成概略およ
び作用を示す図。

【図４】マイクロミラーアレーデバイスを構成するマイ
クロミラーの構成およびその駆動機構を示す図。

【図５】マイクロミラーアレーデバイスを構成するマイ
クロミラーの構成およびその駆動機構の他の例を示す
図。

【図６】光路偏向器の他の構成を示す図。

【図７】２自由度の光路偏向を可能とするマイクロミラ
ーの駆動機構の構成を示す斜視図。

【図８】２自由度の光路偏向を可能とするマイクロミラ
ーの駆動機構の構成を示す平面図。

【図９】本発明によるホログラムメモリ装置の第２の実
施の形態を示す図。

【図１０】従来のホログラムメモリ装置を示す図。

【図１１】従来のホログラムメモリ装置を示す図。

【図１２】従来の参照光用の光学系を示す図。

【符号の説明】

４ａ，４ｂ フーリエ変換レンズ ５ ホログラム記録媒体 １１、１２ 物体光用および参照光用反射鏡（回動ミラ
ー） ２２、５２微小反射鏡（マイクロミラー） ３６、３７ 可動ミラー

フロントページの続き (72)発明者 平 尾 明 子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 鈴 森 康 一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 関 村 雅 之 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 近 藤 浩 一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝研究開発センター内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ホログラム記録媒体への情報の記録および
   ホログラム記録媒体からの情報の再生のうち少なくとも
   一方を行うホログラムメモリ装置において、 物体光および参照光を生成する手段と、 前記物体光の光路上に設けられるとともに、入射する前
   記物体光を前記ホログラム記録媒体の所定領域に選択的
   に導く複数の光学素子を有する空間光変調手段と、を備
   えたことを特徴とするホログラムメモリ装置
2. 【請求項２】前記空間光変調手段は、前記複数の光学素
   子として互いに近接して配列された複数の反射鏡を有
   し、 前記各反射鏡は、各々の反射面が物体光を前記ホログラ
   ム記録媒体の前記所定領域に向けて選択的に導くことが
   できるように回動可能に設けられていることを特徴とす
   る請求項１に記載のホログラムメモリ装置。
3. 【請求項３】前記物体光の光路上に配置されるとともに
   前記物体光が順次入射する第１の物体光用反射鏡および
   第２の物体光用反射鏡を更に備え、前記第１および第２
   の物体光用反射鏡は、互いに平行な軸を中心として回動
   可能に設けられ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メモリ装置。
4. 【請求項４】前記各反射鏡は、前記第１および第２の物
   体光用反射鏡の回動中心軸と直交する方向を向いた軸を
   中心として回動可能に設けられていることを特徴とする
   請求項３に記載のホログラムメモリ装置。
5. 【請求項５】前記参照光の光路上に配置されるとともに
   前記参照光が順次入射する第１の参照光用反射鏡および
   第２の参照光用反射鏡を更に備え、 前記第１および第２の参照光用反射鏡は、互いに平行な
   軸を中心として回動可能に設けられていることを特徴と
   する請求項１乃至４のいずれかに記載のホログラムメモ
   リ装置。
6. 【請求項６】ホログラム記録媒体への情報の記録および
   ホログラム記録媒体からの情報の再生のうち少なくとも
   一方を行うホログラムメモリ装置において、 参照光を生成する手段と、 前記参照光の光路上に配置されるとともに前記参照光が
   順次入射する第１の参照光用反射鏡および第２の参照光
   用反射鏡と、を備え、 前記第１および第２の参照光用反射鏡は、互いに平行な
   軸を中心として回動可能に設けられ、前記参照光の光路
   に対する前記第１および第２の参照光用反射鏡の反射面
   の角度を変更するとにより、ホログラム記録媒体への前
   記参照光の入射位置を変更することなく入射角度のみを
   変更することができることを特徴とするホログラムメモ
   リ装置。
7. 【請求項７】ホログラム記録媒体への情報の記録および
   ホログラム記録媒体からの情報の再生のうち少なくとも
   一方を行うホログラムメモリ装置において、 物体光および参照光を生成する手段と、 前記物体光に情報を付加する空間光変調手段と、 情報が付加された前記物体光をホログラム記録媒体内で
   合焦させる第１のフーリエ変換レンズと、 前記物体光を前記第１のフーリエ変換レンズの光軸方向
   に対して直交する方向に反射し、その反射面と前記第１
   のフーリエ変換レンズの光軸とがなす角度を維持した状
   態で移動可能に設けられた第１の可動ミラーと、 ホログラム記録媒体を前記第１のフーリエ変換レンズの
   光軸に対して４５度傾斜した状態で保持可能な手段と、
   を備えたことを特徴とするホログラムメモリ装置。
8. 【請求項８】前記第１のフーリエ変換レンズと平行な光
   軸を有し、前記物体光を平行光とする第２のフーリエ変
   換レンズと、 前記第１の可動ミラーと同一の角度で傾斜するととも
   に、その傾斜角度を維持したまま前記第１の可動ミラー
   と同一方向に移動可能な第２の可動ミラーと、を更に備
   えたことを特徴とする請求項７に記載のホログラムメモ
   リ装置。