JP2000285457A - 体積ホログラフィックメモリ光情報記録再生装置 - Google Patents
体積ホログラフィックメモリ光情報記録再生装置Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 体積ホログラフィックメモリへ高密度で干渉
パターンを記録できる体積ホログラフィックメモリ光情
報記録再生装置の提供。 【解決手段】 体積ホログラフィックメモリを装着自在
に支持する支持手段、第１波長の可干渉性参照光ビー
ム、第１波長の可干渉性信号光ビームを体積ホログラフ
ィックメモリに入射し３次元的な光干渉パターンを生成
する信号光手段、体積ホログラフィックメモリの感光性
を増加せしめ光干渉パターンの存在又は非存在に応じて
屈折率格子を活性化又は非活性化する第２波長のゲート
光ビームを体積ホログラフィックメモリに入射するゲー
ト光手段、参照光ビームの照射による体積ホログラフィ
ックメモリからの回折光を検出する手段、を有する体積
ホログラフィックメモリ光情報記録再生装置であって、
体積ホログラフィックメモリ内における光軸に沿ってゲ
ート光ビーム及び参照光ビームとの交差領域を移動させ
る交差領域移動手段を備える。
パターンを記録できる体積ホログラフィックメモリ光情
報記録再生装置の提供。 【解決手段】 体積ホログラフィックメモリを装着自在
に支持する支持手段、第１波長の可干渉性参照光ビー
ム、第１波長の可干渉性信号光ビームを体積ホログラフ
ィックメモリに入射し３次元的な光干渉パターンを生成
する信号光手段、体積ホログラフィックメモリの感光性
を増加せしめ光干渉パターンの存在又は非存在に応じて
屈折率格子を活性化又は非活性化する第２波長のゲート
光ビームを体積ホログラフィックメモリに入射するゲー
ト光手段、参照光ビームの照射による体積ホログラフィ
ックメモリからの回折光を検出する手段、を有する体積
ホログラフィックメモリ光情報記録再生装置であって、
体積ホログラフィックメモリ内における光軸に沿ってゲ
ート光ビーム及び参照光ビームとの交差領域を移動させ
る交差領域移動手段を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、体積ホログラフィ
ックメモリ及び体積ホログラフィックメモリを利用する
光情報記録再生装置に関する。
ックメモリ及び体積ホログラフィックメモリを利用する
光情報記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ホログラフィーの原理を応用した
ディジタル記録システムとして、ホログラフィックメモ
リシステムが知られている。ホログラフィックメモリシ
ステムは、例えば、ニオブ酸リチウムＬｉＮｂＯ3など
のフォトリフラクティブ結晶体のメモリ媒体にディジタ
ルデータを記録、再生するものである。フォトリフラク
ティブ効果は、光励起によって生じた電荷が結晶内を移
動することによって空間電界分布を形成し、これが一次
の電気光学効果すなわちポッケルス効果と結び付いて結
晶の屈折率を変化させる現象である。フォトリフラクテ
ィブ効果を有する強誘電体結晶などにおいては、通常1
ｍｍあたり１０００ライン以上の細かい光入力パターン
に対しても屈折率変化が応答し、またその効果は材料に
もよるがマイクロ秒〜秒オーダーの応答速度でリアルタ
イムに生じることから、現像不要な実時間ホログラム媒
体として種々の応用が研究されている。ホログラフィッ
クメモリシステムにおいては、２次元の平面ページ単位
でデータを記録、再生することができ、且つ複数のペー
ジを利用して多重記録が可能である。体積ホログラフィ
ックメモリは、このメモリ媒体を直方体などの３次元形
状として３次元記録を可能としたものである。フーリエ
変換ホログラムの１種類である体積ホログラフィックメ
モリでは、２次元の画像ページ単位として体積ホログラ
フィックメモリの３次元的な空間内に分散されて記録さ
れる。以下に、体積ホログラフィックメモリシステムの
概要を図１を参照して説明する。
ディジタル記録システムとして、ホログラフィックメモ
リシステムが知られている。ホログラフィックメモリシ
ステムは、例えば、ニオブ酸リチウムＬｉＮｂＯ3など
のフォトリフラクティブ結晶体のメモリ媒体にディジタ
ルデータを記録、再生するものである。フォトリフラク
ティブ効果は、光励起によって生じた電荷が結晶内を移
動することによって空間電界分布を形成し、これが一次
の電気光学効果すなわちポッケルス効果と結び付いて結
晶の屈折率を変化させる現象である。フォトリフラクテ
ィブ効果を有する強誘電体結晶などにおいては、通常1
ｍｍあたり１０００ライン以上の細かい光入力パターン
に対しても屈折率変化が応答し、またその効果は材料に
もよるがマイクロ秒〜秒オーダーの応答速度でリアルタ
イムに生じることから、現像不要な実時間ホログラム媒
体として種々の応用が研究されている。ホログラフィッ
クメモリシステムにおいては、２次元の平面ページ単位
でデータを記録、再生することができ、且つ複数のペー
ジを利用して多重記録が可能である。体積ホログラフィ
ックメモリは、このメモリ媒体を直方体などの３次元形
状として３次元記録を可能としたものである。フーリエ
変換ホログラムの１種類である体積ホログラフィックメ
モリでは、２次元の画像ページ単位として体積ホログラ
フィックメモリの３次元的な空間内に分散されて記録さ
れる。以下に、体積ホログラフィックメモリシステムの
概要を図１を参照して説明する。
【０００３】図１において、エンコーダ２５は、体積ホ
ログラフィックメモリ１に記録すべきデジタルデータを
平面上に明暗のドットパターン画像として変換し、例え
ば縦４８０ビット×横６４０ビットのデータ配列に並べ
替えて単位ページ系列データを生成する。このデータを
例えば透過型のＴＦＴ液晶表示装置（Thin Film Transi
stor Liquid Crystal Display）（以下、ＬＣＤともい
う）のパネルなどの空間光変換器（ＳＬＭ：Spatial Li
ght Modulator）１２に送出する。
ログラフィックメモリ１に記録すべきデジタルデータを
平面上に明暗のドットパターン画像として変換し、例え
ば縦４８０ビット×横６４０ビットのデータ配列に並べ
替えて単位ページ系列データを生成する。このデータを
例えば透過型のＴＦＴ液晶表示装置（Thin Film Transi
stor Liquid Crystal Display）（以下、ＬＣＤともい
う）のパネルなどの空間光変換器（ＳＬＭ：Spatial Li
ght Modulator）１２に送出する。
【０００４】空間光変換器１２は、単位ページに対応す
る縦４８０ピクセル×横６４０ピクセルの変調処理単位
を有し、照射されたシグナルビームをエンコーダ２５か
らの単位ページ系列データに応じて空間的な光のオンオ
フ信号に光変調し、変調されたシグナルビームすなわち
信号光をレンズ１３へ導く。より詳しくは、空間光変換
器１２は電気信号である単位ページ系列データの論理値
“１”に応答してシグナルビームを通過させ、論理値
“０”に応答してシグナルビームを遮断することによ
り、単位ページデータにおける各ビット内容に従った電
気−光学変換が達成され、単位ページ系列の信号光とし
ての変調されたシグナルビームが生成される。
る縦４８０ピクセル×横６４０ピクセルの変調処理単位
を有し、照射されたシグナルビームをエンコーダ２５か
らの単位ページ系列データに応じて空間的な光のオンオ
フ信号に光変調し、変調されたシグナルビームすなわち
信号光をレンズ１３へ導く。より詳しくは、空間光変換
器１２は電気信号である単位ページ系列データの論理値
“１”に応答してシグナルビームを通過させ、論理値
“０”に応答してシグナルビームを遮断することによ
り、単位ページデータにおける各ビット内容に従った電
気−光学変換が達成され、単位ページ系列の信号光とし
ての変調されたシグナルビームが生成される。
【０００５】信号光は、レンズ１３を介して体積ホログ
ラフィックメモリ１に入射する。体積ホログラフィック
メモリ１には、信号光の他に、信号光のビームの光軸に
直交する所定の基準線から角度β（以下、「入射角β」
と呼ぶ。）をもって参照光が入射する。信号光と参照光
とは、体積ホログラフィックメモリ１内で干渉し、この
干渉縞が体積ホログラフィックメモリ１内に屈折率格子
として記憶されることにより、データの記録が行われ
る。また、入射角βを変えて参照光を入射させて複数の
２次元平面データを角度多重記録することにより、３次
元データ記録が可能となる。
ラフィックメモリ１に入射する。体積ホログラフィック
メモリ１には、信号光の他に、信号光のビームの光軸に
直交する所定の基準線から角度β（以下、「入射角β」
と呼ぶ。）をもって参照光が入射する。信号光と参照光
とは、体積ホログラフィックメモリ１内で干渉し、この
干渉縞が体積ホログラフィックメモリ１内に屈折率格子
として記憶されることにより、データの記録が行われ
る。また、入射角βを変えて参照光を入射させて複数の
２次元平面データを角度多重記録することにより、３次
元データ記録が可能となる。
【０００６】記録されたデータを体積ホログラフィック
メモリ１から再生する場合には、信号光ビーム及び参照
光ビームの交差する領域の中心に向け記録時と同じ入射
角βで参照光のみを体積ホログラフィックメモリ１に入
射させる。即ち、記録時とは異なり、信号光は入射させ
ない。これにより、体積ホログラフィックメモリ１内に
記録されている干渉縞からの回折光がレンズ２１を通し
て光検出器のＣＣＤ（Charge Coupled Device）２２へ
導かれる。ＣＣＤ２２は、入射光の明暗を電気信号の強
弱に変換し、入射光の輝度に応じたレベルを有するアナ
ログ電気信号をデコーダ２６へ出力する。デコーダ２６
は、このアナログ信号を所定の振幅値（スライスレベ
ル）と比較し、対応する“１”及び“０”のデータを再
生する。
メモリ１から再生する場合には、信号光ビーム及び参照
光ビームの交差する領域の中心に向け記録時と同じ入射
角βで参照光のみを体積ホログラフィックメモリ１に入
射させる。即ち、記録時とは異なり、信号光は入射させ
ない。これにより、体積ホログラフィックメモリ１内に
記録されている干渉縞からの回折光がレンズ２１を通し
て光検出器のＣＣＤ（Charge Coupled Device）２２へ
導かれる。ＣＣＤ２２は、入射光の明暗を電気信号の強
弱に変換し、入射光の輝度に応じたレベルを有するアナ
ログ電気信号をデコーダ２６へ出力する。デコーダ２６
は、このアナログ信号を所定の振幅値（スライスレベ
ル）と比較し、対応する“１”及び“０”のデータを再
生する。
【０００７】体積ホログラフィックメモリでは、上記の
ように２次元の平面データ系列で記録を行うので、参照
光の入射角βを変えることにより角度多重記録を行うこ
とができる。即ち、参照光の入射角βを変化させること
により記録単位である２次元平面を体積ホログラフィッ
クメモリ内に複数規定することができ、その結果、３次
元での記録が可能となる。角度多重記録の例は、特開平
２−１４２９７９号、特開平１０−９７１７４号に記載
されている。
ように２次元の平面データ系列で記録を行うので、参照
光の入射角βを変えることにより角度多重記録を行うこ
とができる。即ち、参照光の入射角βを変化させること
により記録単位である２次元平面を体積ホログラフィッ
クメモリ内に複数規定することができ、その結果、３次
元での記録が可能となる。角度多重記録の例は、特開平
２−１４２９７９号、特開平１０−９７１７４号に記載
されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、体積ホログラフィックメモリへ高密度で干渉パター
ンを記録可能でかつ小型化できる体積ホログラフィック
メモリ光情報記録再生装置を提供することにある。
は、体積ホログラフィックメモリへ高密度で干渉パター
ンを記録可能でかつ小型化できる体積ホログラフィック
メモリ光情報記録再生装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の体積ホログラフ
ィックメモリ光情報記録再生装置は、フォトリフラクテ
ィブ結晶体からなる体積ホログラフィックメモリを装着
自在に支持する支持手段と、第１波長の可干渉性参照光
ビームを前記体積ホログラフィックメモリに入射する参
照光手段と、画像データに応じて変調された第１波長の
可干渉性信号光ビームを前記体積ホログラフィックメモ
リに入射しその内部にて前記参照光ビームと交差せしめ
かつ前記参照光との３次元的な光干渉パターンを生成す
る信号光手段と、前記体積ホログラフィックメモリの感
光性を増加せしめ前記光干渉パターンの存在又は非存在
に応じて屈折率格子を活性化又は非活性化する第２波長
のゲート光ビームを前記体積ホログラフィックメモリに
入射するゲート光手段と、前記参照光ビームの照射によ
る前記体積ホログラフィックメモリの光干渉パターンの
屈折率格子からの回折光を検出する手段と、を有する体
積ホログラフィックメモリ光情報記録再生装置であっ
て、前記体積ホログラフィックメモリ内における前記信
号光ビームの光路の光軸に沿って前記ゲート光ビーム及
び前記参照光ビームとの交差領域を移動させる交差領域
移動手段を備えたことを特徴とする。
ィックメモリ光情報記録再生装置は、フォトリフラクテ
ィブ結晶体からなる体積ホログラフィックメモリを装着
自在に支持する支持手段と、第１波長の可干渉性参照光
ビームを前記体積ホログラフィックメモリに入射する参
照光手段と、画像データに応じて変調された第１波長の
可干渉性信号光ビームを前記体積ホログラフィックメモ
リに入射しその内部にて前記参照光ビームと交差せしめ
かつ前記参照光との３次元的な光干渉パターンを生成す
る信号光手段と、前記体積ホログラフィックメモリの感
光性を増加せしめ前記光干渉パターンの存在又は非存在
に応じて屈折率格子を活性化又は非活性化する第２波長
のゲート光ビームを前記体積ホログラフィックメモリに
入射するゲート光手段と、前記参照光ビームの照射によ
る前記体積ホログラフィックメモリの光干渉パターンの
屈折率格子からの回折光を検出する手段と、を有する体
積ホログラフィックメモリ光情報記録再生装置であっ
て、前記体積ホログラフィックメモリ内における前記信
号光ビームの光路の光軸に沿って前記ゲート光ビーム及
び前記参照光ビームとの交差領域を移動させる交差領域
移動手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】本発明の体積ホログラフィックメモリ光情
報記録再生装置においては、前記交差領域移動手段は、
前記参照光手段における前記参照光ビームの光路に配置
され、前記参照光ビームを反射して前記参照光ビームを
移動せしめる参照光反射可動ミラーを有することを特徴
とする。本発明の体積ホログラフィックメモリ光情報記
録再生装置においては、前記参照光反射可動ミラーは、
平行移動ミラー又は回動ミラーであることを特徴とす
る。
報記録再生装置においては、前記交差領域移動手段は、
前記参照光手段における前記参照光ビームの光路に配置
され、前記参照光ビームを反射して前記参照光ビームを
移動せしめる参照光反射可動ミラーを有することを特徴
とする。本発明の体積ホログラフィックメモリ光情報記
録再生装置においては、前記参照光反射可動ミラーは、
平行移動ミラー又は回動ミラーであることを特徴とす
る。
【００１１】本発明の体積ホログラフィックメモリ光情
報記録再生装置においては、前記交差領域移動手段は、
前記ゲート光手段における前記ゲート光ビームの光路に
配置され、前記ゲート光ビームを反射して前記ゲート光
ビームを移動せしめるゲート光反射可動ミラーを有する
ことを特徴とする。本発明の体積ホログラフィックメモ
リ光情報記録再生装置においては、前記ゲート光反射可
動ミラーは、平行移動ミラー又は回動ミラーであること
を特徴とする。
報記録再生装置においては、前記交差領域移動手段は、
前記ゲート光手段における前記ゲート光ビームの光路に
配置され、前記ゲート光ビームを反射して前記ゲート光
ビームを移動せしめるゲート光反射可動ミラーを有する
ことを特徴とする。本発明の体積ホログラフィックメモ
リ光情報記録再生装置においては、前記ゲート光反射可
動ミラーは、平行移動ミラー又は回動ミラーであること
を特徴とする。
【００１２】本発明の体積ホログラフィックメモリ光情
報記録再生装置においては、前記交差領域移動手段は、
前記体積ホログラフィックメモリ内における前記信号光
ビームの光路の光軸に沿って前記ゲート光ビーム及び前
記参照光ビームとの交差領域を同期して移動させる移動
制御手段を備えたことことを特徴とする。本発明の体積
ホログラフィックメモリ光情報記録再生装置において
は、前記ゲート光手段は、スーパールミネッセントダイ
オードを有することを特徴とする。
報記録再生装置においては、前記交差領域移動手段は、
前記体積ホログラフィックメモリ内における前記信号光
ビームの光路の光軸に沿って前記ゲート光ビーム及び前
記参照光ビームとの交差領域を同期して移動させる移動
制御手段を備えたことことを特徴とする。本発明の体積
ホログラフィックメモリ光情報記録再生装置において
は、前記ゲート光手段は、スーパールミネッセントダイ
オードを有することを特徴とする。
【００１３】本発明の体積ホログラフィックメモリ光情
報記録再生装置においては、前記体積ホログラフィック
メモリはその光学結晶軸をその回転対称軸に平行に備え
た一軸結晶の円柱体であり、前記円柱体を光学結晶軸方
向に移動させるとともに、該回転対称軸を中心として回
転させる手段を備えたことを特徴とする。本発明の体積
ホログラフィックメモリ光情報記録再生装置において
は、前記体積ホログラフィックメモリはその光学結晶軸
をその１平面に平行に備えた一軸結晶の直方体であり、
前記信号光ビームに対して前記体積ホログラフィックメ
モリを平行移動させる手段を備えたことを特徴とする。
報記録再生装置においては、前記体積ホログラフィック
メモリはその光学結晶軸をその回転対称軸に平行に備え
た一軸結晶の円柱体であり、前記円柱体を光学結晶軸方
向に移動させるとともに、該回転対称軸を中心として回
転させる手段を備えたことを特徴とする。本発明の体積
ホログラフィックメモリ光情報記録再生装置において
は、前記体積ホログラフィックメモリはその光学結晶軸
をその１平面に平行に備えた一軸結晶の直方体であり、
前記信号光ビームに対して前記体積ホログラフィックメ
モリを平行移動させる手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照しつつ説明する。図２は本発明による体積ホログラフ
ィックメモリを用いる光情報記録再生装置の一例を示
す。記録時においては、レーザ１５から出射されたシグ
ナルビームをビームスプリッタ１６で直進する信号光ビ
ームと上方へ偏向する参照光ビームの２つに分け、それ
ぞれは信号光ビーム光学系及び参照光ビーム光学系の光
路に導かれる。
照しつつ説明する。図２は本発明による体積ホログラフ
ィックメモリを用いる光情報記録再生装置の一例を示
す。記録時においては、レーザ１５から出射されたシグ
ナルビームをビームスプリッタ１６で直進する信号光ビ
ームと上方へ偏向する参照光ビームの２つに分け、それ
ぞれは信号光ビーム光学系及び参照光ビーム光学系の光
路に導かれる。
【００１５】ビームスプリッタ１６を通過したシグナル
ビームは、シャッタ６ａ、光ビームエキスパンダ１４、
空間光変調器１２及びフーリエ変換レンズ１３を通して
体積ホログラフィックメモリ１０へ入射する。シグナル
ビームはコンントローラに制御される自動シャッタによ
り光ビームの体積ホログラフィックメモリに照射する時
間を制御され、ビームエキスパンダ１４により所定径の
平行光に拡大される。空間光変換器１２は、例えば縦４
８０×横６４０ピクセルの２次元平面のＬＣＤであり、
エンコーダ２５から供給されるディジタル記録データに
応じて、ビームエキスパンダ１４からのビームを信号光
に変換する。空間光変調器１２により記録ページデータ
に応じて各画素毎の透過／非透過に例えば市松模様のよ
うな２次元格子パターンにより空間変調された後、フー
リエ変換レンズ１３によりフーリエ変換され、体積ホロ
グラフィックメモリ１０に集光され、体積ホログラフィ
ックメモリ１０内にフーリエ変換像として結像される。
円柱体形状の体積ホログラフィックメモリ１０は、レン
ズ１３によるフーリエ面が体積ホログラフィックメモリ
１０の回転対称軸と平行となるように配置する。フォト
リフラクティブ結晶体の体積ホログラフィックメモリは
その光学結晶軸をその回転対称軸に平行に備えたＬｉＮ
ｂＯ3などの一軸結晶の円柱体である。
ビームは、シャッタ６ａ、光ビームエキスパンダ１４、
空間光変調器１２及びフーリエ変換レンズ１３を通して
体積ホログラフィックメモリ１０へ入射する。シグナル
ビームはコンントローラに制御される自動シャッタによ
り光ビームの体積ホログラフィックメモリに照射する時
間を制御され、ビームエキスパンダ１４により所定径の
平行光に拡大される。空間光変換器１２は、例えば縦４
８０×横６４０ピクセルの２次元平面のＬＣＤであり、
エンコーダ２５から供給されるディジタル記録データに
応じて、ビームエキスパンダ１４からのビームを信号光
に変換する。空間光変調器１２により記録ページデータ
に応じて各画素毎の透過／非透過に例えば市松模様のよ
うな２次元格子パターンにより空間変調された後、フー
リエ変換レンズ１３によりフーリエ変換され、体積ホロ
グラフィックメモリ１０に集光され、体積ホログラフィ
ックメモリ１０内にフーリエ変換像として結像される。
円柱体形状の体積ホログラフィックメモリ１０は、レン
ズ１３によるフーリエ面が体積ホログラフィックメモリ
１０の回転対称軸と平行となるように配置する。フォト
リフラクティブ結晶体の体積ホログラフィックメモリは
その光学結晶軸をその回転対称軸に平行に備えたＬｉＮ
ｂＯ3などの一軸結晶の円柱体である。
【００１６】一方、参照光ビーム光学系では参照光ビー
ムがミラー１７及び反射可動ミラー１８により反射さ
れ、体積ホログラフィックメモリ１０へ入射させ、媒体
内部の位置でレンズ１３からの信号光ビームと交差させ
て干渉せしめ３次元の干渉縞を作る。ここで、参照光と
信号光がフーリエ面上ではなく、フーリエ面の手前又は
奥で干渉するように反射可動ミラー１８、レンズ１３な
どの光学系を配置する。反射可動ミラー１８はコントロ
ーラ２０により位置の制御がなされている。
ムがミラー１７及び反射可動ミラー１８により反射さ
れ、体積ホログラフィックメモリ１０へ入射させ、媒体
内部の位置でレンズ１３からの信号光ビームと交差させ
て干渉せしめ３次元の干渉縞を作る。ここで、参照光と
信号光がフーリエ面上ではなく、フーリエ面の手前又は
奥で干渉するように反射可動ミラー１８、レンズ１３な
どの光学系を配置する。反射可動ミラー１８はコントロ
ーラ２０により位置の制御がなされている。
【００１７】体積ホログラフィックメモリ１０の側面下
方側には、反射可動ミラー１８ａが設けられ、ゲート光
生成用のスーパールミネッセントダイオード３０からの
ゲート光を、体積ホログラフィックメモリ１０の側面へ
入射させるようになっている。反射可動ミラー１８ａは
コントローラ２０により位置の制御がなされている。ゲ
ート光は参照光と信号光の波長とは異なる体積ホログラ
フィックメモリ１０の感光性を増加せしめる第２の波長
の光を含んでいる。ゲート光は体積ホログラフィックメ
モリ１０中の光干渉パターンの存在又は非存在に応じて
屈折率格子を活性化又は非活性化する。よって、ゲート
光は光干渉パターンによる屈折率格子の消去光としても
機能する。ゲート光手段であるスーパールミネッセント
ダイオード３０はゲート光ビームを体積ホログラフィッ
クメモリ１０中の信号光及び参照光の交差する領域に限
定して照射するように配置され、コントローラ２０によ
りオンオフ制御されている。また、これら光学系によ
り、円柱体積ホログラフィックメモリの回転対称軸を含
む平面若しくはこれに平行な平面内にて信号光ビーム及
び参照光ビーム並びにゲート光ビームをも交差させてい
る。
方側には、反射可動ミラー１８ａが設けられ、ゲート光
生成用のスーパールミネッセントダイオード３０からの
ゲート光を、体積ホログラフィックメモリ１０の側面へ
入射させるようになっている。反射可動ミラー１８ａは
コントローラ２０により位置の制御がなされている。ゲ
ート光は参照光と信号光の波長とは異なる体積ホログラ
フィックメモリ１０の感光性を増加せしめる第２の波長
の光を含んでいる。ゲート光は体積ホログラフィックメ
モリ１０中の光干渉パターンの存在又は非存在に応じて
屈折率格子を活性化又は非活性化する。よって、ゲート
光は光干渉パターンによる屈折率格子の消去光としても
機能する。ゲート光手段であるスーパールミネッセント
ダイオード３０はゲート光ビームを体積ホログラフィッ
クメモリ１０中の信号光及び参照光の交差する領域に限
定して照射するように配置され、コントローラ２０によ
りオンオフ制御されている。また、これら光学系によ
り、円柱体積ホログラフィックメモリの回転対称軸を含
む平面若しくはこれに平行な平面内にて信号光ビーム及
び参照光ビーム並びにゲート光ビームをも交差させてい
る。
【００１８】このように、データを記録するときには信
号光と参照光とゲート光とを同時に体積ホログラフィッ
クメモリ１０内の所定部位に照射し干渉パターンを屈折
率が変化した屈折率格子として記録する。ホログラムの
形成時間はレーザ光源装置の自動シャッタで制御され
る。体積ホログラフィックメモリ中にフーリエ面が存在
する場合、フーリエ面では信号光の強度が最大であるの
で、この高い光強度を有するフーリエ面上の信号光の０
次光と参照光が干渉し合うとフォトリフラクティブ効果
が飽和し、記録画像の非線形歪みが生じやすくなる傾向
がある。参照光と信号光とをフーリエ面の手前もしくは
奥で干渉させるようにシステムの光学系を配置し、慎重
に非線形歪みの問題をさらに回避することもできる。
号光と参照光とゲート光とを同時に体積ホログラフィッ
クメモリ１０内の所定部位に照射し干渉パターンを屈折
率が変化した屈折率格子として記録する。ホログラムの
形成時間はレーザ光源装置の自動シャッタで制御され
る。体積ホログラフィックメモリ中にフーリエ面が存在
する場合、フーリエ面では信号光の強度が最大であるの
で、この高い光強度を有するフーリエ面上の信号光の０
次光と参照光が干渉し合うとフォトリフラクティブ効果
が飽和し、記録画像の非線形歪みが生じやすくなる傾向
がある。参照光と信号光とをフーリエ面の手前もしくは
奥で干渉させるようにシステムの光学系を配置し、慎重
に非線形歪みの問題をさらに回避することもできる。
【００１９】円柱体の体積ホログラフィックメモリ１０
は、その光学結晶軸方向に所定ピッチで移動させるとと
もに、該回転対称軸を中心として所定ピッチで回転させ
る手段、すなわち上下移動及び回転移動機構上に配置さ
れる。上下移動及び回転移動機構は、駆動部１９と、駆
動部１９に連結され、回転テーブル１９ａを有する上下
移動機構１９ｂとを備える。駆動部１９は、コントロー
ラ２０によりテーブル１９ａの回転及び上下移動を制御
される。
は、その光学結晶軸方向に所定ピッチで移動させるとと
もに、該回転対称軸を中心として所定ピッチで回転させ
る手段、すなわち上下移動及び回転移動機構上に配置さ
れる。上下移動及び回転移動機構は、駆動部１９と、駆
動部１９に連結され、回転テーブル１９ａを有する上下
移動機構１９ｂとを備える。駆動部１９は、コントロー
ラ２０によりテーブル１９ａの回転及び上下移動を制御
される。
【００２０】体積ホログラフィックメモリ１０は、その
結晶光学軸９が駆動部１９の回転軸と一致するようにテ
ーブル１９ａ上に配置される。駆動部１９の回転により
図２の矢印Ａの方向に体積ホログラフィックメモリ１０
を移動させ、同時に図２の矢印Ｂの方向に体積ホログラ
フィックメモリ１０を回転させる。体積ホログラフィッ
クメモリ１０の矢印Ａの方向の上下移動により、参照光
と信号光とにより作られる干渉縞の体積ホログラフィッ
クメモリ１０内の記録位置が矢印Ａの方向にシフトし、
空間多重記録が実現される。また、テーブル１９ａと共
に体積ホログラフィックメモリ１０が矢印Ｂの方向に回
転することにより、干渉パターンの記録面が回転し、角
度多重記録及び空間多重記録が実現される。
結晶光学軸９が駆動部１９の回転軸と一致するようにテ
ーブル１９ａ上に配置される。駆動部１９の回転により
図２の矢印Ａの方向に体積ホログラフィックメモリ１０
を移動させ、同時に図２の矢印Ｂの方向に体積ホログラ
フィックメモリ１０を回転させる。体積ホログラフィッ
クメモリ１０の矢印Ａの方向の上下移動により、参照光
と信号光とにより作られる干渉縞の体積ホログラフィッ
クメモリ１０内の記録位置が矢印Ａの方向にシフトし、
空間多重記録が実現される。また、テーブル１９ａと共
に体積ホログラフィックメモリ１０が矢印Ｂの方向に回
転することにより、干渉パターンの記録面が回転し、角
度多重記録及び空間多重記録が実現される。
【００２１】なお、本実施形態では、角度多重記録と空
間多重記録とを同時に行う移動機構を示したが、体積ホ
ログラフィックメモリ１０の結晶光学軸方向（矢印Ａ）
の上下移動又は回転運動（矢印Ｂ）の一方のみを行う移
動機構を使用して、一方のみの多重を行うこともでき
る。また、上下移動及び回転移動機構の代りに、体積ホ
ログラフィックメモリ１０の結晶光学軸方向の移動と回
転移動とが別々に制御されるような移動機構を採用する
こともできる。例えば、回転方向については超音波モー
タなどにより回転させ、結晶光学軸方向の送り移動は別
の１軸の移動ステージにより制御する構成とすることも
可能である。
間多重記録とを同時に行う移動機構を示したが、体積ホ
ログラフィックメモリ１０の結晶光学軸方向（矢印Ａ）
の上下移動又は回転運動（矢印Ｂ）の一方のみを行う移
動機構を使用して、一方のみの多重を行うこともでき
る。また、上下移動及び回転移動機構の代りに、体積ホ
ログラフィックメモリ１０の結晶光学軸方向の移動と回
転移動とが別々に制御されるような移動機構を採用する
こともできる。例えば、回転方向については超音波モー
タなどにより回転させ、結晶光学軸方向の送り移動は別
の１軸の移動ステージにより制御する構成とすることも
可能である。
【００２２】一方、再生時においては、上述のようにし
て記録された体積ホログラフィックメモリ１０を記録時
と同様に回転移動機構の上に配置し、コントローラ２０
の制御によりシャッタ６ａの閉塞並びにスーパールミネ
ッセントダイオード３０のオフ制御を行い反射可動ミラ
ー１８からの参照光のみを入射させる。すると、体積ホ
ログラフィックメモリ１０内に記録された干渉縞からの
回折光が再生光として逆フーリエ変換レンズ２１を通っ
てＣＣＤ２２へ入射し、再生像を結像する。ＣＣＤ２２
は、例えば空間光変換器１２と同様の縦４８０×横６４
０ピクセルの２次元平面の受光面を有し、受光された再
生光を電気信号に変換し、デコーダ２６へ出力する。デ
コーダ２６は、入力電気信号を所定のスライスレベルと
比較し、２値のディジタルデータを出力する。
て記録された体積ホログラフィックメモリ１０を記録時
と同様に回転移動機構の上に配置し、コントローラ２０
の制御によりシャッタ６ａの閉塞並びにスーパールミネ
ッセントダイオード３０のオフ制御を行い反射可動ミラ
ー１８からの参照光のみを入射させる。すると、体積ホ
ログラフィックメモリ１０内に記録された干渉縞からの
回折光が再生光として逆フーリエ変換レンズ２１を通っ
てＣＣＤ２２へ入射し、再生像を結像する。ＣＣＤ２２
は、例えば空間光変換器１２と同様の縦４８０×横６４
０ピクセルの２次元平面の受光面を有し、受光された再
生光を電気信号に変換し、デコーダ２６へ出力する。デ
コーダ２６は、入力電気信号を所定のスライスレベルと
比較し、２値のディジタルデータを出力する。
【００２３】このように、第１波長の信号光と参照光の
照射と同時に、体積ホログラフィックメモリの感光性を
増加せしめる異なる第２波長の波長のゲート光を体積ホ
ログラフィックメモリに入射させて、信号光と参照光と
ゲート光によって照射される部位に干渉縞を記録する、
いわゆる2colorのホログラフィックメモリシステムが達
成される。
照射と同時に、体積ホログラフィックメモリの感光性を
増加せしめる異なる第２波長の波長のゲート光を体積ホ
ログラフィックメモリに入射させて、信号光と参照光と
ゲート光によって照射される部位に干渉縞を記録する、
いわゆる2colorのホログラフィックメモリシステムが達
成される。
【００２４】信号光と参照光の光源に１波長のレーザを
１つしか用いない従来のいわゆる１colorのホログラフ
ィックメモリシステムにおける、干渉縞を記録した後の
それぞれの光路に存在する記録済みの情報を信号光と参
照光で消去してしまう欠点を、この2colorホログラフィ
ックメモリシステムでは解消できる。以上説明した円柱
などの回転体体積ホログラフィックメモリを用いた2col
orホログラフィックメモリシステムにおいては、体積ホ
ログラフィックメモリ内でゲート光、参照光及び信号光
の３つの光が交差した部分に信号が逐次記録される。例
えば、図３に示すように、円柱体体積ホログラフィック
メモリ１０の最外周の一周３６０度分記録（２点鎖線で
示す）が終わった後に、参照光とゲート光の反射可動ミ
ラー１８，１８ａを同期させ同時に深さ方向（ｚ方向）
に移動させて参照光とゲート光を走査すると、１ステッ
プ内周側に記録位置Ｐが移動する。次に、最外周の場合
と同じく一周３６０度分記録する。この動作を繰り返す
ことにより回転体体積ホログラフィックメモリの１層内
に同心円状に情報が空間的に記録される。このとき、体
積ホログラフィックメモリの回転と、参照光及びゲート
光の走査を同期させ螺旋状に記録を行ってもよい。
１つしか用いない従来のいわゆる１colorのホログラフ
ィックメモリシステムにおける、干渉縞を記録した後の
それぞれの光路に存在する記録済みの情報を信号光と参
照光で消去してしまう欠点を、この2colorホログラフィ
ックメモリシステムでは解消できる。以上説明した円柱
などの回転体体積ホログラフィックメモリを用いた2col
orホログラフィックメモリシステムにおいては、体積ホ
ログラフィックメモリ内でゲート光、参照光及び信号光
の３つの光が交差した部分に信号が逐次記録される。例
えば、図３に示すように、円柱体体積ホログラフィック
メモリ１０の最外周の一周３６０度分記録（２点鎖線で
示す）が終わった後に、参照光とゲート光の反射可動ミ
ラー１８，１８ａを同期させ同時に深さ方向（ｚ方向）
に移動させて参照光とゲート光を走査すると、１ステッ
プ内周側に記録位置Ｐが移動する。次に、最外周の場合
と同じく一周３６０度分記録する。この動作を繰り返す
ことにより回転体体積ホログラフィックメモリの１層内
に同心円状に情報が空間的に記録される。このとき、体
積ホログラフィックメモリの回転と、参照光及びゲート
光の走査を同期させ螺旋状に記録を行ってもよい。
【００２５】体積ホログラフィックメモリ内における信
号光ビームの光路の光軸に沿ってゲート光ビーム及び参
照光ビームとの交差領域を移動させる反射可動ミラー１
８，１８ａの走査方法としては、図４に示すように、両
者を同時に平行移動するか、図５に示すように、参照光
用の反射可動ミラー１８を回動しゲート光用の反射可動
ミラー１８ａを平行移動させるか、図６に示すように、
参照光用の反射可動ミラー１８を平行移動しゲート光用
の反射可動ミラー１８ａを回動させるか、図７に示すよ
うに、両者を回動させるか、いずれの方法でもよい。
号光ビームの光路の光軸に沿ってゲート光ビーム及び参
照光ビームとの交差領域を移動させる反射可動ミラー１
８，１８ａの走査方法としては、図４に示すように、両
者を同時に平行移動するか、図５に示すように、参照光
用の反射可動ミラー１８を回動しゲート光用の反射可動
ミラー１８ａを平行移動させるか、図６に示すように、
参照光用の反射可動ミラー１８を平行移動しゲート光用
の反射可動ミラー１８ａを回動させるか、図７に示すよ
うに、両者を回動させるか、いずれの方法でもよい。
【００２６】ただし、参照光用の反射可動ミラー１８を
回動し、前後の周回時の参照光との角度差を持たせた方
が角度多重成分を有効に使え、周回ごとの間隔を狭めら
れ記録密度を高めることができる。再生時には記録した
時と同じ方法で参照光のみを体積ホログラフィックメモ
リに当てれば、再生信号が得られる。
回動し、前後の周回時の参照光との角度差を持たせた方
が角度多重成分を有効に使え、周回ごとの間隔を狭めら
れ記録密度を高めることができる。再生時には記録した
時と同じ方法で参照光のみを体積ホログラフィックメモ
リに当てれば、再生信号が得られる。
【００２７】体積ホログラフィックメモリ内における信
号光ビームの光路の光軸に沿ってゲート光ビーム及び参
照光ビームとの交差領域を移動させる他の方法として、
図８に示すように、ゲート光用の反射可動ミラー１８ａ
を省きかつゲート光の光束を広くし、参照光用の反射可
動ミラー１８のみの構成にして、参照用光反射ミラー１
８の回動あるいは平行移動により参照光の走査を行って
も前記と同様の効果が得られる。
号光ビームの光路の光軸に沿ってゲート光ビーム及び参
照光ビームとの交差領域を移動させる他の方法として、
図８に示すように、ゲート光用の反射可動ミラー１８ａ
を省きかつゲート光の光束を広くし、参照光用の反射可
動ミラー１８のみの構成にして、参照用光反射ミラー１
８の回動あるいは平行移動により参照光の走査を行って
も前記と同様の効果が得られる。
【００２８】図８に示す場合、2colorホログラムの特徴
が再生時に1colorと異なり消去が発生しないことである
が、記録時に先に記録されているデータが部分的に消去
されてしまう点については1colorと大きく変らなくな
る。そこで、先に記録された周回部分に次の周回記録時
に３つの光の内いずれかの２つの光が当る場合は、一般
的に角度多重記録時に用いられる記録スケジューリング
を各周回ごとに行うことにより記録性能を最大限有効に
使える。フォトリフラクティブ効果を用いた屈折率格子
の多重記録では、先に記録された屈折率格子は、その後
の多重記録により徐々に消去されて行く、この消去の減
衰係数を消去時定数と呼ぶが、記録に用いる体積ホログ
ラフィックメモリについては、あらかじめ消去時定数を
測定しておく必要がある。この消去時定数から、記録順
番に依存した記録時間の関係を決定する。これをスケジ
ューリングといい、スケジューリングに従い多重記録を
おこなうことで、一定の明るさを持つ再生画像が得られ
る。
が再生時に1colorと異なり消去が発生しないことである
が、記録時に先に記録されているデータが部分的に消去
されてしまう点については1colorと大きく変らなくな
る。そこで、先に記録された周回部分に次の周回記録時
に３つの光の内いずれかの２つの光が当る場合は、一般
的に角度多重記録時に用いられる記録スケジューリング
を各周回ごとに行うことにより記録性能を最大限有効に
使える。フォトリフラクティブ効果を用いた屈折率格子
の多重記録では、先に記録された屈折率格子は、その後
の多重記録により徐々に消去されて行く、この消去の減
衰係数を消去時定数と呼ぶが、記録に用いる体積ホログ
ラフィックメモリについては、あらかじめ消去時定数を
測定しておく必要がある。この消去時定数から、記録順
番に依存した記録時間の関係を決定する。これをスケジ
ューリングといい、スケジューリングに従い多重記録を
おこなうことで、一定の明るさを持つ再生画像が得られ
る。
【００２９】さらに、他の実施形態として図９に、体積
ホログラフィックメモリ１０の形状が直方体状でｘｙｚ
方向に独立に平行移動できる場合を示す。１層目には、
まず体積ホログラフィックメモリ１０が同一の高さで水
平方向（ｘ方向）に移動するようにテーブル１９ａをコ
ントローラ２０にて制御する。次に参照光用反射可動ミ
ラー１８及びゲート光用反射可動ミラー１８を同期させ
同時に深さ方向（ｚ方向）に移動させて参照光とゲート
光を走査すると、１ステップ奥側に記録位置Ｐが移動す
ることで、前記と同様の記録がおこなえる。
ホログラフィックメモリ１０の形状が直方体状でｘｙｚ
方向に独立に平行移動できる場合を示す。１層目には、
まず体積ホログラフィックメモリ１０が同一の高さで水
平方向（ｘ方向）に移動するようにテーブル１９ａをコ
ントローラ２０にて制御する。次に参照光用反射可動ミ
ラー１８及びゲート光用反射可動ミラー１８を同期させ
同時に深さ方向（ｚ方向）に移動させて参照光とゲート
光を走査すると、１ステップ奥側に記録位置Ｐが移動す
ることで、前記と同様の記録がおこなえる。
【００３０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、体積ホ
ログラフィックメモリ内における信号光ビームの光路の
光軸に沿ってゲート光ビーム及び参照光ビームとの交差
領域を移動させるので、半径体積ホログラフィックメモ
リの深さ方向の高密度の記録を行うことができる。
ログラフィックメモリ内における信号光ビームの光路の
光軸に沿ってゲート光ビーム及び参照光ビームとの交差
領域を移動させるので、半径体積ホログラフィックメモ
リの深さ方向の高密度の記録を行うことができる。
【図１】従来の体積ホログラフィックメモリシステムの
構成を示す線図。
構成を示す線図。
【図２】本発明による体積ホログラフィックメモリシス
テムの構成を示す側面図。
テムの構成を示す側面図。
【図３】円柱体積ホログラフィックメモリを装着した本
発明による体積ホログラフィックメモリ光情報記録再生
装置における要部を示す斜視図。
発明による体積ホログラフィックメモリ光情報記録再生
装置における要部を示す斜視図。
【図４】本発明による他の実施例の体積ホログラフィッ
クメモリシステムの要部を示す側面図。
クメモリシステムの要部を示す側面図。
【図５】本発明による他の実施例の体積ホログラフィッ
クメモリシステムの要部を示す側面図。
クメモリシステムの要部を示す側面図。
【図６】本発明による他の実施例の体積ホログラフィッ
クメモリシステムの要部を示す側面図。
クメモリシステムの要部を示す側面図。
【図７】本発明による他の実施例の体積ホログラフィッ
クメモリシステムの要部を示す側面図。
クメモリシステムの要部を示す側面図。
【図８】本発明による他の実施例の体積ホログラフィッ
クメモリシステムの要部を示す側面図。
クメモリシステムの要部を示す側面図。
【図９】直方体体積ホログラフィックメモリを装着した
本発明による他の実施例の体積ホログラフィックメモリ
光情報記録再生装置における要部を示す斜視図。
本発明による他の実施例の体積ホログラフィックメモリ
光情報記録再生装置における要部を示す斜視図。
１，１０ 体積ホログラフィックメモリ １３，２１ フーリエ変換レンズ １４ ビームエキスパンダ １５ レーザ １６ ビームスプリッタ １７ ミラー １８，１８ａ 反射可動ミラー １９ 駆動部 ２０ コントローラ ２２ ＣＣＤ ２５ エンコーダ ２６ デコーダ ３０ スーパールミネッセントダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑野 秀樹 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号 パ イオニア株式会社総合研究所内 (72)発明者 山路 崇 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号 パ イオニア株式会社総合研究所内 (72)発明者 田中 覚 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号 パ イオニア株式会社総合研究所内 (72)発明者 松下 元 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号 パ イオニア株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 2K008 AA04 BB06 CC03 DD23 FF07 FF17 FF21 HH03 HH26 5D090 AA08 AA10 BB17 CC16 DD03 FF11 KK06 KK12 KK15 LL01
Claims (9)
- 【請求項１】 フォトリフラクティブ結晶体からなる体
積ホログラフィックメモリを装着自在に支持する支持手
段と、 第１波長の可干渉性参照光ビームを前記体積ホログラフ
ィックメモリに入射する参照光手段と、 画像データに応じて変調された第１波長の可干渉性信号
光ビームを前記体積ホログラフィックメモリに入射しそ
の内部にて前記参照光ビームと交差せしめかつ前記参照
光との３次元的な光干渉パターンを生成する信号光手段
と、 前記体積ホログラフィックメモリの感光性を増加せしめ
前記光干渉パターンの存在又は非存在に応じて屈折率格
子を活性化又は非活性化する第２波長のゲート光ビーム
を前記体積ホログラフィックメモリに入射するゲート光
手段と、 前記参照光ビームの照射による前記体積ホログラフィッ
クメモリの光干渉パターンの屈折率格子からの回折光を
検出する手段と、を有する体積ホログラフィックメモリ
光情報記録再生装置であって、 前記体積ホログラフィックメモリ内における前記信号光
ビームの光路の光軸に沿って前記ゲート光ビーム及び前
記参照光ビームとの交差領域を移動させる交差領域移動
手段を備えたことを特徴とする体積ホログラフィックメ
モリ光情報記録再生装置。 - 【請求項２】 前記交差領域移動手段は、前記参照光手
段における前記参照光ビームの光路に配置され、前記参
照光ビームを反射して前記参照光ビームを移動せしめる
参照光反射可動ミラーを有することを特徴とする請求項
１記載の体積ホログラフィックメモリ光情報記録再生装
置。 - 【請求項３】 前記参照光反射可動ミラーは、平行移動
ミラー又は回動ミラーであることを特徴とする請求項２
記載の体積ホログラフィックメモリ光情報記録再生装
置。 - 【請求項４】 前記交差領域移動手段は、前記ゲート光
手段における前記ゲート光ビームの光路に配置され、前
記ゲート光ビームを反射して前記ゲート光ビームを移動
せしめるゲート光反射可動ミラーを有することを特徴と
する請求項１から３のいずれか１記載の体積ホログラフ
ィックメモリ光情報記録再生装置。 - 【請求項５】 前記ゲート光反射可動ミラーは、平行移
動ミラー又は回動ミラーであることを特徴とする請求項
４記載の体積ホログラフィックメモリ光情報記録再生装
置。 - 【請求項６】 前記交差領域移動手段は、前記体積ホロ
グラフィックメモリ内における前記信号光ビームの光路
の光軸に沿って前記ゲート光ビーム及び前記参照光ビー
ムとの交差領域を同期して移動させる移動制御手段を備
えたことことを特徴とする請求項４記載の体積ホログラ
フィックメモリ光情報記録再生装置。 - 【請求項７】 前記ゲート光手段は、スーパールミネッ
セントダイオードを有することを特徴とする請求項１記
載の体積ホログラフィックメモリ光情報記録再生装置。 - 【請求項８】 前記体積ホログラフィックメモリはその
光学結晶軸をその回転対称軸に平行に備えた一軸結晶の
円柱体であり、前記円柱体を光学結晶軸方向に移動させ
るとともに、該回転対称軸を中心として回転させる手段
を備えたことを特徴とする請求項１記載の体積ホログラ
フィックメモリ光情報記録再生装置。 - 【請求項９】 前記体積ホログラフィックメモリはその
光学結晶軸をその１平面に平行に備えた一軸結晶の直方
体であり、前記信号光ビームに対して前記体積ホログラ
フィックメモリを平行移動させる手段を備えたことを特
徴とする請求項１記載の体積ホログラフィックメモリ光
情報記録再生装置。
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| JP11088414A JP2000285457A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 体積ホログラフィックメモリ光情報記録再生装置 |
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