JPH11237829A

JPH11237829A - 光記録方法、光記録装置、光読み取り方法、光読み取り装置

Info

Publication number: JPH11237829A
Application number: JP10040190A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Kono; 克典河野; Kazuo Baba; 和夫馬場
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-02-23
Filing date: 1998-02-23
Publication date: 1999-08-31
Anticipated expiration: 2018-02-23
Also published as: JP3760965B2

Abstract

(57)【要約】【課題】信号光の画像エッジ部分を強調してホログラ
ム記録する場合に、光学系を簡単かつ小型に構成できる
とともに、光学系のアライメント調整も不要になり、読
み出し時には記録されたデータを高速かつ高ＳＮ比で読
み出すことができるようにする。【解決手段】光源からのレーザ光を、レンズによって
平行光６にして、空間光変調器３０に入射させる。入射
平行光６のほぼ全てを空間光変調器３０のほぼ全面に照
射し、空間光変調器３０の左半分をデータ表示用に使用
して、入射平行光６中の空間光変調器３０の左半分に入
射する部分の強度を変調して、左半分を透過した光を信
号光１とし、空間光変調器３０の右半分は全ての画素を
オープンにして、入射平行光６中の空間光変調器３０の
右半分に入射する部分は、無変調のまま空間光変調器３
０を透過させて、参照光２とする。その信号光１および
参照光２を、共通のフーリエ変換レンズによってフーリ
エ変換して、光記録媒体に同時に照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、データ情報を光
記録媒体に記録し、光記録媒体から読み出す方法および
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】相変化型や光磁気型など、書き換え可能
な光ディスク装置は、すでに広く普及している。これら
の光ディスク装置は、一般の磁気ディスク装置に比べれ
ば、記録密度は一桁以上高いが、画像情報のデジタル記
録には、いまだ十分ではない。記録密度を高めるために
は、ビームスポット径を小さくして隣接トラックまたは
隣接ビットとの距離を短くするなどの必要がある。

【０００３】このような技術の開発によって実用化され
ているものに、ＤＶＤ−ＲＯＭがある。ＤＶＤ−ＲＯＭ
は、直径１２ｃｍのディスクに片面で４．７ＧＢｙｔｅ
のデータをできる。書き込み・消去が可能なＤＶＤ−Ｒ
ＡＭは、相変化方式によって、直径１２ｃｍのディスク
に両面で５．２ＧＢｙｔｅの高密度記録が可能である。
これは、読み出し専用であるＣＤ−ＲＯＭの７倍以上、
フロッピーディスクの３６００枚以上、に相当する。

【０００４】このように光ディスクの高密度化は年々進
んでいる。しかしその一方で、上記の光ディスクは面内
にデータを記録するため、その記録密度は光の回折限界
に制限され、高密度記録の物理的限界と言われる５Ｇｂ
ｉｔ／ｃｍ²に近づいている。したがって、更なる大容
量化のためには、奥行き方向も含めた３次元（体積型）
記録が必要となる。

【０００５】体積型の光記録媒体の材料としては、フォ
トリフラクティブ材料が挙げられる。この材料は、比較
的弱い光を吸収して屈折率変化を生じるため、光誘起屈
折率変化による情報記録が可能である。このため、大容
量化が可能な体積多重ホログラム記録に用いることがで
きる。

【０００６】図１２（Ａ）に、ＳＣＩＥＮＣＥ，ＶＯ
Ｌ．２６５，ｐ７４９（１９９４）に記載されている、
デジタルホログラムメモリの記録再生方法ないし光学系
を示す。

【０００７】この方法では、ホログラム記録媒体５にＬ
ｉＮｂＯ₃を用い、光源１０からのレーザ光を、ビーム
スプリッタ２５によって２つの光波に分け、ビームスプ
リッタ２５を透過したレーザ光を、レンズ２１，２２に
よって口径の広い平行光にして、空間光変調器３０に入
射させる。

【０００８】空間光変調器３０はコンピュータ４０によ
って制御し、空間光変調器３０を通過した光として、２
次元強度分布を有する信号光１を得る。この信号光１
は、レンズ２３によってフーリエ変換して、ホログラム
記録媒体５上に集光させる。

【０００９】一方、ビームスプリッタ２５で反射したレ
ーザ光を、ミラー２６，２７で反射させて参照光２を
得、この参照光２をホログラム記録媒体５に入射させ
る。このように信号光１と参照光２を同時にホログラム
記録媒体５に照射することによって、ホログラム記録媒
体５中にホログラムを記録する。

【００１０】ホログラム読み出し時には、上記のように
して得られる参照光２のみを、読み出し光３としてホロ
グラム記録媒体５に照射する。これによって、読み出し
光３は、あたかも信号光１がホログラム記録媒体５を通
過したかのように信号光１の光路上に回折される。その
回折光４を、レンズ２４によってカメラ６０上に結像さ
せる。

【００１１】この方法では、データ入力には空間光変調
器３０を用い、ビットデータの表示には微分コード法を
用いている。微分コード法では、図１２（Ｂ）に示すよ
うに、２画素をペアとして用い、例えば、データ「０」
を「暗明」で、データ「１」を「明暗」で表す。

【００１２】このような微分コード法を用いれば、明暗
の数は常に同じであるので、空間光変調器３０を通過し
た物体光の光量も一定となる。そのため、各ページごと
に参照光２の強度を調整する必要がない。また、ホログ
ラムの再生では光量むらが発生しやすく、白黒レベルの
区切りを一様につけるのは難しいが、微分コード法によ
れば、エッジを読むだけでよく、ノイズにも強い。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の方法には、以下に示すような問題がある。

【００１４】通常、ホログラムを記録するには、データ
情報を有する信号光と、これと干渉する参照光が必要で
ある。これら２光波は、ホログラム媒体中で干渉しなけ
ればならないため、これら２光波を同一のレーザ光源か
ら分離して生成し、かつ、これら２光波の光路差をレー
ザの可干渉距離以内にする必要がある。しかし、実用
上、光源にはレーザダイオードを用いることが考えられ
るが、レーザダイオードの可干渉距離は非常に短いた
め、光学系のアライメントに非常に高い精度が要求され
る。

【００１５】さらに、信号光と参照光をホログラム媒体
中で交差させる必要があるが、信号光をレンズによって
集光したフーリエ変換ホログラムを記録する場合には、
信号光のスポットがホログラム媒体中で非常に小さくな
るため、参照光をこれに合わせるのは非常に難しい。

【００１６】また、信号光と参照光はそれぞれ独立な光
路を通過するため、それぞれが外光や光学系などのノイ
ズの影響を受けて、再生画像が劣化するという問題もあ
る。さらに、信号光と参照光にそれぞれ独立な光路を必
要とするので、システムをコンパクトにできない。

【００１７】また、従来の方法では、図１２（Ｂ）に示
した微分コード法によってデータのエッジを読み取る。
しかし、微分コード法は、２画素によって１ビットのデ
ータを表示するため、画素の利用効率が０．５と低い。
そのため、１ページに記録できるデータ密度が低下する
という問題がある。

【００１８】さらに、微分コード法では、ホログラム再
生像をＣＣＤなどの２次元受光素子で取り込んで、シリ
アルな電気信号に変換した後、電気的にエッジを読み取
ってビットデータに変換するため、処理に時間がかか
り、転送速度が低下するという問題もある。すなわち、
ホログラムからは複数のビット情報を並列に読み取れて
も、電気的なデータ処理はシリアルに行うため、結果的
に速い転送速度が達成できない。

【００１９】そこで、この発明は、データ情報をホログ
ラムとして記録する方法において、光学系を簡単かつ小
型で、アライメント調整も不要なものとすることができ
るとともに、高密度記録が可能となり、再生時には高速
転送が可能となるようにしたものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この発明の光記録方法で
は、信号光と参照光を同時に光記録媒体に照射して、そ
の光記録媒体中に前記信号光の画像エッジ部分をホログ
ラムとして記録する光記録方法において、特に、信号光
形成用の空間光変調器を含む共通の光学系によって信号
光および参照光を形成し、その信号光および参照光を共
通の結像光学系によってフーリエ変換して光記録媒体に
照射する。

【００２１】この発明の光読み取り方法では、信号光形
成用の空間光変調器を含む共通の光学系によって形成さ
れ、共通の結像光学系によってフーリエ変換された信号
光および参照光が、同時に照射されることによって、前
記信号光の画像エッジ部分がホログラムとして記録され
た光記録媒体から、前記ホログラムを、前記参照光と同
じ波面を有する読み出し光によって読み出して、前記信
号光の画像エッジ部分を有する回折光を得、そのエッジ
部分からデータを読み取る。

【００２２】

【作用】この発明の光記録方法で用いる光記録媒体とし
ては、ホログラムを記録できるものであれば、どのよう
なものでもよいが、特にフォトリフラクティブ材料が好
適である。フォトリフラクティブ材料は、（１）数ｍＷ
程度の低いレーザ光パワーで、Δｎ＝１０^-6〜１０^-2と
いうような大きな非線形屈折率変化が得られる、（２）
可視光波長域から近赤外波長域にかけて非共鳴的に感度
があるため、光吸収による損失が少ない、（３）メモリ
効果がある、などの理由により、書き換え可能なホログ
ラムメモリ用の材料として注目されている。

【００２３】フォトリフラクティブ効果を発現するに
は、第１に、不純物や欠陥に起因する準位が存在するこ
とが必要である。これをＰＲ中心という。ＰＲ中心は、
光によってイオン化され、自由キャリア（電子または正
孔）を放出する。この自由キャリアは、拡散や電場によ
るドリフトなどによって物質中を移動した後、イオン化
されたＰＲ中心と再結合し、結果的に電荷が移動したこ
とになる。照射する光が空間的に不均一であれば、物質
中に空間電荷分布、したがって電場分布を生じる。ここ
で、第２の条件として、フォトリフラクティブ物質が電
気光学効果を持てば、内部の電場分布による屈折率変化
を生じることになる。

【００２４】以上のように、フォトリフラクティブ効果
を発現するのに本質的な素過程は、（１）光励起による
キャリアの生成、（２）キャリアの輸送、（３）空間電
場の形成、（４）電気光学効果による屈折率の変化、の
４つである。

【００２５】この過程を、図９を用いて示す。まず、フ
ォトリフラクティブ材料にコヒーレントな２光波を照射
して、干渉縞Ｉ（ｘ）を形成する。光強度の強い場所で
は、ドナー準位の電子が伝導帯に励起され、拡散または
ドリフトにより移動して、光強度の弱い場所に捕獲され
る。したがって、光強度の強い場所ではプラス電荷が残
り、弱い場所ではマイナス電荷が溜まって、電荷分布ρ
（ｘ）が形成され、静電場Ｅ（ｘ）を生じる。そして、
この静電場Ｅ（ｘ）による電気光学効果の結果として、
屈折率変化Δｎ（ｘ）を生じる。この屈折率変化Δｎ
（ｘ）の周期は、干渉縞Ｉ（ｘ）の周期と同じであり、
この屈折率格子は、ホログラム回折格子として作用す
る。

【００２６】図９は拡散によって電荷が移動する場合を
示したものであるが、光の分布と電場の分布では９０°
位相がずれていることがわかる。外部電場が印加されて
いたり、光起電力効果があると、この位相ずれは９０°
ではなくなる。

【００２７】ホログラフィは、ホログラムを記録する段
階と、再生する段階に分けられる。記録段階では、図１
０（Ａ）に示すように、情報を有する信号光（Ｅｐ）１
と参照光（Ｅｆ）２とを、ホログラム記録媒体５に同時
に照射して、ホログラム記録媒体５中に両者の干渉縞を
記録する。このときの透過率Ｔは、Ｔ〜（Ａｐ＋Ａｆ）（Ａｐ^*＋Ａｆ^*）＝｜Ａｐ｜²＋｜Ａｆ｜²＋ＡｐＡｆ^*＋ＡｆＡｐ^* …（１）で表される。ただし、Ａｐ，Ａｆは、それぞれ光波Ｅ
ｐ，Ｅｆのｚ＝０の面での複素振幅である。

【００２８】再生段階では、図１０（Ｂ）に示すよう
に、記録時の参照光（Ｅｆ）２と同じ読み出し光（Ｅ
ｆ）３を、ホログラム記録媒体５に照射する。このと
き、ホログラム記録媒体５の右方向に回折される光波
（Ｅｃ）４の電界Ａｃは、Ａｃ＝ＴＡｆ〜（｜Ａｐ｜²＋｜Ａｆ｜²）Ａｆ＋｜Ａｆ｜²Ａｐ＋Ａｆ²Ａｐ^* …（２）で与えられ、第２項のみがＢｒａｇｇの条件を満たす。
第２項は、Ａｃ〜｜Ａｆ｜²Ａｐ …（３）であり、位相因子ｅｘｐ［−ｉ（ｋｐ）・ｒ］を有し、
ｚ＞０で信号光（Ｅｐ）１と同じ波面を持つことにな
る。

【００２９】発明者は、実験研究の結果、記録時の信号
光と参照光のなす角度が非常に小さい場合、特に、一本
の平行光をほぼ全面に渡って空間光変調器に照射し、空
間光変調器によって入射平行光の一部の領域を変調した
ときの、その変調された部分の透過光を信号光とし、変
調されない部分の透過光を参照光とした場合には、記録
されたホログラムを読み出したとき、信号光の２次元強
度分布（画像）のエッジ（輪郭、境界）が強調された回
折光が得られることを見出した。

【００３０】これは、以下のように説明することができ
る。２光波のなす角度が小さく、かつ、どちらか一方、
または両方の光波がレンズで集光されている場合、２光
波の干渉領域は小さいにもかかわらず、光記録媒体中に
形成される干渉縞の間隔が広くなり、２光波が干渉する
領域に十分な本数の回折格子が記録されないという現象
を生じる。そのため、信号光の強度分布の変化がないと
ころでは、ホログラム回折に十分な記録が行われない。

【００３１】しかし、信号光の強度分布の変化があると
ころ、すなわち画像のエッジ部分では、光波の回折現象
によって信号光と参照光のなす角度が大きくなり、光記
録媒体中に形成される干渉縞の間隔が狭くなる。そのた
め、２光波が干渉する領域に十分な本数の回折格子が記
録され、信号光のエッジ部分のみがホログラムとして記
録される。

【００３２】信号光と参照光のなす角度をθ、光記録媒
体の屈折率をｎ、２光波の波長をλとすると、２光波に
よる干渉縞の間隔、すなわち回折格子の格子間隔Λは、 Λ＝λ／２ｎ・sin〔（1/２)sin^-1｛（1/ｎ)sinθ｝〕 …（４）で与えられる。

【００３３】この式から、信号光の非エッジ部分で回折
しない透過光成分と参照光とによって形成される格子間
隔を見積もることができる。例えば、屈折率ｎ＝１．
５、波長λ＝５００ｎｍを仮定して、光軸に対して垂直
な方向に２ｃｍ離れた点光源の信号光と参照光を、とも
に焦点距離３０ｃｍのレンズで結像させた場合の、２光
波が形成する格子間隔を計算すると、およそ１５μｍと
なる。２光波の干渉領域が〜１００μｍφであれば、そ
の領域内に形成される回折格子は高々数本であり、強い
回折光を得るには十分ではない。このため、信号光のエ
ッジ以外の領域ではホログラム記録が十分に行われない
と考えられる。

【００３４】さらに、光記録媒体としてフォトリフラク
ティブ材料を用いることによって、上記の輪郭強調の効
果を増強することができる。図１１は、フォトリフラク
ティブ材料の最も一般的な、ホログラム回折効率の格子
間隔依存性を示す。材料によって多少の違いはあるもの
の、格子間隔が数μｍで高い回折効率を示し、それ以上
の格子間隔では回折効率が低くなる。これは、フォトリ
フラクティブ媒体中に形成される内部電場の強さが格子
間隔に依存することによる。

【００３５】したがって、信号光の強度分布の変化がな
いところでは、信号光と参照光のなす角度が小さく、格
子間隔は広いままであるので、ホログラム回折光強度が
低くなる。これに対して、信号光の強度分布の変化があ
るところ、すなわち画像のエッジ部分では、エッジ部分
での回折によって入射角度が変わるため、格子間隔が狭
くなって、ホログラム回折光強度が高くなる。このた
め、信号光のエッジ部分が強調されたホログラム回折光
が得られることになる。

【００３６】この点に着目して、上述したように、この
発明の光記録方法では、信号光と参照光を同時に光記録
媒体に照射して、その光記録媒体中に前記信号光の画像
エッジ部分をホログラムとして記録する光記録方法にお
いて、特に、信号光形成用の空間光変調器を含む共通の
光学系によって信号光および参照光を形成し、その信号
光および参照光を共通の結像光学系によってフーリエ変
換して光記録媒体に照射するものである。

【００３７】したがって、この発明の光記録方法によれ
ば、特別な処理を必要としないで、信号光の画像エッジ
部分を強調してホログラム記録することができる。

【００３８】また、上記の点に着目して、上述したよう
に、この発明の光読み取り方法では、信号光形成用の空
間光変調器を含む共通の光学系によって形成され、共通
の結像光学系によってフーリエ変換された信号光および
参照光が、同時に照射されることによって、前記信号光
の画像エッジ部分がホログラムとして記録された光記録
媒体から、前記ホログラムを、前記参照光と同じ波面を
有する読み出し光によって読み出して、前記信号光の画
像エッジ部分を有する回折光を得、そのエッジ部分から
データを読み取る。

【００３９】したがって、この発明の光読み取り方法に
よれば、特別な処理を必要としないで、信号光の画像エ
ッジ部分が強調された再生像を得ることができる。

【００４０】

【発明の実施の形態】〔光記録方法および光記録装置の
実施形態〕図１は、この発明の光記録方法および光記録
装置の一実施形態を示す。光源１０は、ホログラム記録
媒体５に感度のある波長のコヒーレント光を発するもの
であればよい。図の例は、アルゴンイオンレーザの発振
線５１５ｎｍを用いた場合である。

【００４１】この光源１０から出射したレーザ光を、２
つのレンズ２１，２２によって平行光６にして、空間光
変調器３０に入射させる。空間光変調器３０としては、
電圧アドレス型の液晶パネルや、電気光学結晶にマトリ
ックス電極を付けたものなどを用いることができる。

【００４２】この例では、空間光変調器３０として、図
２に示すような液晶空間光変調器を用いる。液晶空間光
変調器は、液晶層３１が透明電極３２および３３によっ
て挟まれ、その外側に互いにクロスした偏光板３４およ
び３５が配されたもので、入射光の振幅ないし強度を変
調することができる。

【００４３】ホログラムに記録すべきデータ情報は、コ
ンピュータ４０で、コード化して２次元デジタルデータ
とし、またはアナログの２次元画像情報として、コンピ
ュータ４０から空間光変調器３０に出力して、空間光変
調器３０上に表示し、記録すべきデータ情報に応じて、
空間光変調器３０に入射する平行光６の強度を２次元に
変調する。

【００４４】空間光変調器３０上へのデータ情報の表示
の例を、図３に示す。同図は、入射平行光６のほぼ全て
を空間光変調器３０のほぼ全面に照射する場合で、空間
光変調器３０を通過した後の波面を表したものである。

【００４５】この場合、空間光変調器３０の左半分をデ
ータ表示用に使用して、入射平行光６中の空間光変調器
３０の左半分に入射する部分の強度を変調し、空間光変
調器３０の右半分は全ての画素をオープンにして、入射
平行光６中の空間光変調器３０の右半分に入射する部分
は、無変調のまま空間光変調器３０を透過させる。した
がって、空間光変調器３０の左半分を透過した光が信号
光１となり、右半分を透過した光が参照光２となる。

【００４６】ただし、入射平行光６のほぼ半分を空間光
変調器のほぼ全面に入射させて、その透過光を信号光１
とし、入射平行光６の空間光変調器を通過しない残り半
分を参照光２としてもよい。

【００４７】このようにデータ情報に応じて強度が２次
元に変調された、空間光変調器３０のデータ表示領域を
通過した光を、信号光１として、一方、強度が変調され
ていない、空間光変調器３０のオープン領域を通過した
光を、参照光２として、それぞれフーリエ変換レンズ２
３によってフーリエ変換して、ホログラム記録媒体５に
同時に照射する。

【００４８】これによって、ホログラム記録媒体５中
で、データ情報によって変調された信号光１と、変調さ
れていない参照光２とが干渉して、データ情報を保持す
る信号光１の画像エッジ部分がホログラムとして記録さ
れる。

【００４９】以上のように、この発明の光記録方法ない
し光記録装置によれば、特別な処理を必要としないで、
信号光１の画像エッジ部分を強調してホログラム記録す
ることができる。さらに、信号光１と参照光２は、それ
ぞれフーリエ変換レンズ２３によってホログラム記録媒
体５上に集光され、互いに干渉するため、信号光１と参
照光２に独立な光路を必要とせず、光学系を簡単かつ小
型に構成できるとともに、光学系のアライメント調整も
不要になるという利点がある。

【００５０】〔光読み取り方法および光読み取り装置の
実施形態〕図４は、この発明の光読み取り方法および光
読み取り装置の一実施形態を示す。この実施形態の光読
み取り装置は、図１の光記録装置に、フーリエ変換レン
ズ２４、およびＣＣＤなどの２次元の光検出器５０を付
加したものである。ホログラム記録媒体５には、上述し
た方法によってデータ情報が記録されている。

【００５１】光源１０としては、記録時のものと同じも
のを用いる。記録時と同様に、この光源１０から出射し
たレーザ光を、２つのレンズ２１，２２によって平行光
６にして、空間光変調器３０に入射させる。空間光変調
器３０としても、記録時のものと同じものを用いる。

【００５２】そして、ホログラム読み出し時には、コン
ピュータ４０によって、図５に示すように、空間光変調
器３０の記録時にデータ情報を表示した信号光領域３０
ａを全て遮光し、参照光領域は全ての画素をオープンに
して、入射光６中の、この参照光領域を透過した部分の
光波を読み出し光（参照光）３とする。

【００５３】ただし、図５は、記録時、図３に示したよ
うに、空間光変調器３０の左半分をデータ表示用に使用
して強度変調された信号光１を得、右半分は参照光形成
用に全ての画素をオープンにした場合である。記録時、
入射光６のほぼ半分を空間光変調器のほぼ全面に入射さ
せて、その透過光を信号光１とし、入射光６の空間光変
調器を透過しない残り半分を参照光２とする場合には、
読み出し時、空間光変調器の全ての画素を遮光すればよ
い。

【００５４】このように、入射光６中の空間光変調器３
０の参照光領域を透過した光、または空間光変調器を透
過することなく、その片側を通過した光を、読み出し光
３として、フーリエ変換レンズ２３によってフーリエ変
換して、ホログラム記録媒体５に照射する。

【００５５】これによって、ホログラム記録媒体５中
で、データ情報によって変調された信号光１と、変調さ
れていない読み出し光３とが干渉して、データ情報を保
持する信号光１の画像エッジ部分が記録されているホロ
グラムが読み出される。読み出された回折光４は、あた
かも信号光１がホログラム記録媒体５を通過したような
方向に回折される。

【００５６】ホログラム記録媒体５中の信号光１はフー
リエ変換レンズ２３によってフーリエ変換されているの
で、回折光４をフーリエ変換レンズ２４により逆フーリ
エ変換することによって、フーリエ変換レンズ２４の焦
点面で、信号光１の画像エッジ部分が強調された再生像
を観察することができる。この再生像を、ＣＣＤやフォ
トディテクタアレイなどの光検出器５０によって検出し
て、信号光１の画像エッジ部分が有するデータ情報を読
み取る。

【００５７】ただし、このとき、再生像は読み出し光３
の隣りに現れるので、光検出器５０の位置を適切に調整
し、または必要があればマスク２９によって読み出し光
３を遮断する。

【００５８】図６は、読み出された回折光４を示す。図
３に示した信号光１の画像水平方向のエッジ部分が強調
されている。これは、空間光変調器３０によって信号光
１と参照光２を水平方向に分離しているためである。

【００５９】以上のように、この発明の光読み取り方法
ないし光読み取り装置によれば、特別な処理を必要とし
ないで、信号光１の画像エッジ部分が強調された再生像
を得ることができる。さらに、二値のデジタルデータを
取り扱う場合には、以下に示すコード法によって、記録
されたデータを高速かつ高ＳＮ比で読み出すことができ
る。

【００６０】「１００１１０１１」というデータ内容の
８ｂｉｔのデータ列を、例に示す。記録時、このデータ
列は、空間光変調器３０によって、図７（Ａ）に示すよ
うに、水平方向に「暗明明明暗明明暗明」の順に強度変
調された信号光１に変換される。ここで、隣接する画素
が「暗明」または「明暗」であれば、データ「１」を表
し、「暗暗」または「明明」であれば、データ「０」を
表すように設定したものである。図７には、複数行のデ
ータ列のうちの、一行分のみを示している。

【００６１】この信号光１を上述した光記録装置でホロ
グラム記録媒体５中に記録し、その再生像を上述した光
読み取り装置で読み出すと、図７（Ｂ）に示すように、
信号光１の画像エッジ部分が強調された回折光４が得ら
れる。ただし、図７（Ｂ）は便宜上、得られた再生像を
左右反転させて示している。この再生像のエッジ部分
が、ちょうどデータ「１」に対応するので、回折光４か
ら再生像のエッジ位置を読み取るだけで、「１００１１
０１１」というデータ列を読み取ることができる。

【００６２】したがって、このコード法によれば、図１
２（Ｂ）に示して上述した微分コード法のように、再生
像をシリアルな電気信号に変換してから、電気的にエッ
ジを読み取るという処理を必要としない。そのため、高
速転送が可能となる。さらに、再生像のエッジ部分によ
りデータを読み取るので、回折光４の強度斑などによる
ＳＮ比の劣化を大幅に防止することができる。

【００６３】さらに、微分コード法では、２画素によっ
て１ビットのデータを表示するので、記録密度が低下す
るが、上記のコード法では、１画素を１ビットのデータ
に対応させるので、微分コード法に比べて記録密度を２
倍にすることができる。

【００６４】データ情報に依存しないで信号光の全強度
を一定に保つには、図８（Ａ）に示すように、本来の信
号光の画素データ列１ａに対して、これとちょうどネガ
ポジの関係になるような画素データ列１ｂを下段に追加
し、その２列の画素データ列１ａ，１ｂをペアとして信
号光１に用いる。ただし、図８には、複数行のペア・デ
ータ列のうちの、一行のみを示している。

【００６５】このように、互いにネガポジの関係にある
データ列１ａ，１ｂをペアにすることによって、データ
情報に依存しないで信号光１の全強度を一定に保つこと
ができる。さらに、信号光１の画像エッジ部分が強調さ
れた再生像は、図８（Ｂ）に示すように、２列のデータ
列４ａ，４ｂが同じ空間強度分布を持つものとなる。し
たがって、これら２列のデータ列４ａ，４ｂを読み込
み、比較することによって、ＳＮ比の向上と誤り検出が
可能となる。ただし、図８（Ｂ）は便宜上、得られた再
生像を左右反転させて示している。

【００６６】〔実施例〕上述した方法で、実際に記録再
生を試みた。ホログラム記録媒体５としては、ホログラ
ムを記録できるものであれば、どのようなものでもよい
が、ここでは、フォトリフラクティブ効果を示す鉄ドー
プＬｉＮｂＯ₃を用いた。鉄のドープ量は０．０２ｍｏ
ｌ％であり、結晶のｃ軸を入射光６に対してほぼ９０°
の角度に配置した。

【００６７】データ情報の記録には、図１に示した光記
録装置を用いた。光源１０には、上述したアルゴンイオ
ンレーザの発振線５１５ｎｍを使用した。空間光変調器
３０には、一画素の大きさが４２μｍ×４２μｍで６４
０×４８０画素のプロジェクタ用液晶パネル１．３型を
用いた。

【００６８】図３に示した内容のデータ情報をコンピュ
ータ４０で作成して、空間光変調器３０に入力した。こ
れによって、上述した方法でホログラム記録媒体５中に
ホログラムを記録した。

【００６９】図４に示した光読み取り装置によって、上
記のように記録したホログラムからデータを読み出すこ
とを試みた。光源１０には、記録時と同じアルゴンイオ
ンレーザの発振線５１５ｎｍを用いた。空間光変調器３
０は、コンピュータ４０によって、図５に示したように
信号光領域３０ａを全て遮光し、参照光領域は全て光を
透過させるように制御した。

【００７０】図６は、このとき、ホログラムから得られ
て光検出器５０によって検出された回折光４を示し、信
号光１の画像エッジ部分が強調されていることを確認し
た。

【００７１】

【発明の効果】上述したように、この発明の光記録方法
および光記録装置によれば、特別な処理を必要としない
で、信号光の画像エッジ部分を強調してホログラム記録
することができる。さらに、信号光と参照光にそれぞれ
独立な光路を必要としないので、光学系を簡単かつ小型
に構成できるとともに、光学系のアライメント調整も不
要になる。

【００７２】また、この発明の光読み取り方法および光
読み取り装置によれば、特別な処理を必要としないで、
信号光の画像エッジ部分が強調された再生像を得ること
ができる。さらに、二値のデジタルデータを取り扱う場
合には、記録されたデータを高速かつ高ＳＮ比で読み出
すことができる。

【００７３】また、この発明の光記録方法および光読み
取り方法は、角度多重記録、波長多重記録、位相コード
多重記録、シフト多重記録などのホログラム多重記録へ
の適用も可能で、高密度記録にも適する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の光記録方法および光記録装置の一例
を示す図である。

【図２】この発明で用いる空間光変調器の一例を示す図
である。

【図３】ホログラム記録時の信号光と参照光の一例を示
す図である。

【図４】この発明の光読み取り方法および光読み取り装
置の一例を示す図である。

【図５】読み出し時の読み出し光の一例を示す図であ
る。

【図６】読み出し時の回折光の一例を示す図である。

【図７】記録時の信号光および読み出し時の回折光の一
例を示す図である。

【図８】記録時の信号光および読み出し時の回折光の一
例を示す図である。

【図９】フォトリフラクティブ効果を示す図である。

【図１０】ホログラムの記録再生方法を示す図である。

【図１１】フォトリフラクティブ材料のホログラム回折
効率と格子間隔の関係を示す図である。

【図１２】従来のホログラム記録再生装置とコード法を
示す図である。

【符号の説明】

１信号光２参照光３読み出し光４回折光５光記録媒体１０光源２３，２４フーリエ変換レンズ３０空間光変調器５０光検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】信号光と参照光を同時に光記録媒体に照射
して、その光記録媒体中に前記信号光の画像エッジ部分
をホログラムとして記録する光記録方法において、信号光形成用の空間光変調器を含む共通の光学系によっ
て信号光および参照光を形成し、その信号光および参照
光を共通の結像光学系によってフーリエ変換して光記録
媒体に照射することを特徴とする光記録方法。
【請求項２】請求項１の光記録方法において、前記光記録媒体がフォトリフラクティブ材料からなるこ
とを特徴とする光記録方法。
【請求項３】請求項１または２の光記録方法において、前記信号光は、一本の平行光の一部を前記空間光変調器
の一部領域で変調したものとし、前記参照光は、前記一
本の平行光の他の一部を前記空間光変調器の他の一部領
域を透過させたものとすることを特徴とする光記録方
法。
【請求項４】請求項１または２の光記録方法において、前記信号光は、一本の平行光の一部を前記空間光変調器
で変調したものとし、前記参照光は、前記一本の平行光
の他の一部を前記空間光変調器の近傍領域を通過させた
ものとすることを特徴とする光記録方法。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかの光記録方法にお
いて、前記空間光変調器によって変調された信号光が、光強度
によって二値にコード化された画像であることを特徴と
する光記録方法。
【請求項６】請求項５の光記録方法において、前記二値にコード化された画像のエッジ部分にデータ情
報を持たせることを特徴とする光記録方法。
【請求項７】コヒーレント光を発する光源と、データ情報に応じて前記光源からの光を変調して、その
波面により前記データ情報を保持する信号光を得る空間
光変調器と、前記信号光と、前記光源からの光から形成された参照光
を、それぞれフーリエ変換して光記録媒体に照射する共
通の結像光学系と、を備える光記録装置。
【請求項８】請求項７の光記録装置において、前記光記録媒体がフォトリフラクティブ材料からなるこ
とを特徴とする光記録装置。
【請求項９】請求項７または８の光記録装置において、前記光源からの光を一本の平行光に変換する光学手段を
備え、前記信号光は、前記一本の平行光の一部を前記空間光変
調器の一部領域で変調したものとし、前記参照光は、前
記一本の平行光の他の一部を前記空間光変調器の他の一
部領域を透過させたものとすることを特徴とする光記録
装置。
【請求項１０】請求項７または８の光記録装置におい
て、前記光源からの光を一本の平行光に変換する光学手段を
備え、前記信号光は、前記一本の平行光の一部を前記空間光変
調器で変調したものとし、前記参照光は、前記一本の平
行光の他の一部を前記空間光変調器の近傍領域を通過さ
せたものとすることを特徴とする光記録装置。
【請求項１１】請求項７〜１０のいずれかの光記録装置
において、前記データ情報が、光強度によって二値にコード化され
た画像であることを特徴とする光記録装置。
【請求項１２】請求項１１の光記録装置において、前記二値にコード化された画像のエッジ部分にデータ情
報を持たせることを特徴とする光記録装置。
【請求項１３】請求項７〜１２のいずれかの光記録装置
において、前記空間光変調器が液晶空間光変調器であることを特徴
とする光記録装置。
【請求項１４】信号光形成用の空間光変調器を含む共通
の光学系によって形成され、共通の結像光学系によって
フーリエ変換された信号光および参照光が、同時に照射
されることによって、前記信号光の画像エッジ部分がホ
ログラムとして記録された光記録媒体から、前記ホログ
ラムを、前記参照光と同じ波面を有する読み出し光によ
って読み出して、前記信号光の画像エッジ部分を有する
回折光を得、そのエッジ部分からデータを読み取る光読
み取り方法。
【請求項１５】請求項１４の光読み取り方法において、前記読み出し光をフーリエ変換して、前記ホログラムに
照射することを特徴とする光読み取り方法。
【請求項１６】請求項１４または１５の光読み取り方法
において、前記回折光をフーリエ変換して、前記データを読み取る
ことを特徴とする光読み取り方法。
【請求項１７】信号光形成用の空間光変調器を含む共通
の光学系によって形成され、共通の結像光学系によって
フーリエ変換された信号光および参照光が、同時に照射
されることによって、前記信号光の画像エッジ部分がホ
ログラムとして記録された光記録媒体に、前記参照光と
同じ波面を有する読み出し光を照射して、前記光記録媒
体に記録されたホログラムを読み出す読み出し光光学系
と、前記ホログラムからの回折光の波面を検出してデータ情
報を読み取る光検出器と、を備える光読み取り装置。
【請求項１８】請求項１７の光読み取り装置において、光源からの光を一本の平行光に変換する光学手段と、そ
の一本の平行光の光路上に設けた空間光変調器とを備
え、この空間光変調器の一部領域を遮光して、前記一本の平
行光の一部を、その遮光した一部領域に照射し、前記読
み出し光は、前記一本の平行光の他の一部を、前記空間
光変調器の遮光されない他の一部領域を透過させたもの
とすることを特徴とする光読み取り装置。
【請求項１９】請求項１７または１８の光読み取り装置
において、前記読み出し光をフーリエ変換して、前記ホログラムに
照射することを特徴とする光読み取り装置。
【請求項２０】請求項１７〜１９のいずれかの光読み取
り装置において、前記回折光をフーリエ変換して、前記光検出器に入射さ
せることを特徴とする光読み取り装置。
【請求項２１】信号光形成用の空間光変調器を含む共通
の光学系によって形成され、共通の結像光学系によって
フーリエ変換された信号光および参照光が、同時に照射
されることによって、前記信号光の画像エッジ部分がホ
ログラムとして記録された光記録媒体。