JP2002170247A - ホログラム記録媒体、ホログラム記録再生装置並びにホログラム記録再生方法 - Google Patents

ホログラム記録媒体、ホログラム記録再生装置並びにホログラム記録再生方法

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hologram
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Hiroshi Suganuma
洋 菅沼
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホログラムの多重記録を容易に行う。 【解決手段】 ホログラム記録媒体１に、ホログラムを
記録するホログラム記録層と、入射する参照光４及び物
体光５の進行方向を変化させるためのウエッジ基板を設
ける。そして、ホログラム記録層及びウエッジ基板を有
するホログラム記録媒体１を回転させることによって、
参照光４及び物体光５の進行方向を変化させ、ホログラ
ムの角度多重記録を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】情報信号を光の位相情報とし
て記録するホログラム記録媒体と、情報信号を光の位相
情報として記録再生するホログラム記録再生装置及びホ
ログラム記録再生方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のホログラム記録媒体は、フィルム
形状やディスク形状等をしており、互いにコヒーレント
なレーザ光である参照光及び物体光を照射されることに
よって、記録対象となる情報信号を参照光と物体光との
干渉パターン、すなわち参照光及び物体光の位相情報と
して記録する。ここで、物体光は、情報信号を光の位相
情報として与えられており、物体から反射したレーザ光
や、空間変調器によって変調されたレーザ光である。ま
た、ホログラム記録媒体は、参照光又は参照光と位相共
役な光である、再生光を照射されることによってホログ
ラムを再生する。
【０００３】ディスク形状のホログラム記録媒体を用い
たホログラム記録再生装置については、多くの報告があ
る。例えば、米国特許ＵＳＰ５６７１０７３では、参照
光として球面波を用いて、ディスク形状のホログラム記
録媒体の回転によりホログラムを多重記録する方法（以
下ではシフト多重記録と呼ぶ。）が提案されている。
【０００４】また、最近では、結晶をディスク形状に加
工したホログラム記録媒体の例も発表されている（Tao
Shiquan et al. "Multi-track storage of 10,000 holo
grams in a disk-type photorefractive crystal," SPI
E Vol.3864, pp.270(1999)）。
【０００５】従来のホログラム記録媒体にホログラムを
記録する方法としては、参照光及び／又は物体光のホロ
グラム記録媒体に対する入射角の変化によってホログラ
ムを多重記録する方法（以下では角度多重記録と呼
ぶ。）がある。
【０００６】角度多重記録を行うためには、ビームデフ
レクタ等を用いて参照光及び／又は物体光のホログラム
記録媒体に対する入射角を変化させなければならない。
【０００７】ホログラム記録媒体に対して角度多重記録
を行うために、参照光及び／又は物体光の入射角を変化
させる方法としては、以下に述べるビームデフレクタを
用いた手法がある。
【０００８】ビームデフレクタを用いた場合に、参照光
及び／又は物体光のホログラム記録媒体に対する入射角
を変化させる方法としては、ガルバノミラー等を使用し
て機械的に制御する手法や、音響光学偏向器（以下では
ＡＯＤと呼ぶ。）や電気光学偏向器（以下ではＥＯＤと
呼ぶ。）等を使用して電気的に制御する手法を利用して
いる。
【０００９】ここで、これらのビームデフレクタの分解
点数Ｎは、ビームデフレクタのアパーチャの幅をＤ、ア
パーチャの形状ファクタをａ（円形は１．２２であり、
長方形は１である。）、ホログラム記録媒体に照射され
た参照光及び／又は物体光の波長をλ、参照光及び／又
は物体光の角度振幅をφとして、以下の式１で得られ
る。
【００１０】
【数１】
【００１１】従って、上記式１から、大きなアパーチャ
の幅Ｄを持ち、参照光及び／又は物体光の角度振幅φが
大きいほど、分解点数Ｎが多くなることがわかる。な
お、ラグランジェ・ヘルムホルツの関係より、各面での
参照光及び／又は物体光の入射高と入射角との積は一定
となるので、ビームデフレクタの前後にビーム整形光学
系を配設しても、この分解点数は不変である。
【００１２】また、ホログラム記録媒体に対して照射さ
れる参照光及び／又は物体光の入射角を変化させる他の
方法としては、ウエッジ形状のプリズムによるビーム偏
向方法がある。参照光及び／又は物体光の進行方向を微
小な量だけ変化させるために、ウエッジ形状のプリズム
を回転させることで、微小な角度を調整できることが知
られている。これにより、任意の方向に参照光及び／又
は物体光を偏向させることができる。そして、ウエッジ
形状のプリズムの頂角を小さくすれば、回転に対する偏
向角を小さくすることができるので、参照光及び／又は
物体光の進行方向の微小な角度の調整に有効な方法であ
る。
【００１３】また、最近では、新たなホログラムの多重
記録方法が提案されており、その一例として、以下で詳
細を述べるペリストロフィック多重記録と呼ばれる方法
がある（Kevin Curtis et al. "Method for holographi
c storage using peristrophic multiplexing," 19, Op
t.Lett.993 (1994),A. Pu et al. "High density holog
raphic storage in thin film," SPIE Vol.2338, Optic
al Data Storage (1994), 69）。
【００１４】ぺリストロフィック多重記録は、図３３に
示すように、ディスク形状とされたホログラム記録媒体
４０の一部を頂点とする円錐面に沿って、参照光４１を
矢印Ｒ２の方向に回転させることによりホログラムの多
重記録を実現する方法である。
【００１５】また、ぺリストロフィック多重記録は、参
照光４１のホログラム記録媒体４０に対する入射角を矢
印Ｒ３の方向に変化させることによって、上述したホロ
グラムの角度多重記録方法を動径方向に併用し、さらに
多重度を上げることもできる。
【００１６】ここで、ぺリストロフィック多重記録の場
合に、ブラッグ角をｄθとして、このｄθは、λを波
長、ｔをホログラム記録媒体４０の厚み、θＲをホログ
ラム記録媒体４０への参照光４１の入射角、θＳをホロ
グラム記録媒体４０への物体光４２の入射角とすれば、
以下の式２で与えられる。
【００１７】
【数２】
【００１８】なお、通常のホログラムの角度多重記録方
法の場合に、ブラッグ角ｄθは、ホログラム記録媒体４
０の屈折率をｎとして、以下の式３で与えられる。
【００１９】
【数３】
【００２０】次に、従来のホログラム記録媒体を用いて
ホログラムを再生する方法としては、再生光として参照
光と同じ位相で進行方向が逆である位相共役光を用い
て、位相共役再生を行う方法がある。位相共役再生を行
うために位相共役光を生じせしめるための方法として
は、照射された参照光をビームスプリッタで分割し、ホ
ログラムを記録するための参照光とは別の光路を作る方
法がある。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のホログラム記録媒体を用いてホログラムを記録及び／
又は再生する場合に、ビームデフレクタであるＡＯＤ及
びＥＯＤを用いた手法の分解点数Ｎは、それぞれ１００
０点及び数１０点程度である。これらの分解点数で多重
度を増やすには限界がある。しかも、クロストークノイ
ズを排しつつ記録密度を最大にするには、参照光及び／
又は物体光の偏向角度を１０００分の数度程度の精度で
制御しなければならないといった問題があった。
【００２２】また、ビームデフレクタであるガルバノミ
ラー等を用いて機械的に制御する手法の場合は、バック
ラッシュなどの再現性や分解能精度や外乱に対する安定
性が悪くなるといった問題があった。
【００２３】ペリストロフィック多重記録をする場合に
おいては、参照光を偏向させる装置が、複雑で大掛かり
になるという問題があった。
【００２４】位相共役再生を行う方法において、再生光
を生じさせる為に別の光路を作るので光学系が大型化す
る上に、ホログラムの角度多重記録を行う場合には参照
光のビームデフレクタをそれぞれの光路について用意し
なければならないといった問題があった。
【００２５】そこで、本発明は、上述した実情を鑑みて
提案されるものであり、ホログラム記録媒体に対して入
射させる参照光及び物体光の偏向角度をより高精度に制
御することを可能とし、記録するホログラムの多重度を
向上させ、ホログラム記録媒体の記録容量を向上させる
ことを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明にかかるホログラム記録媒体は、回転しな
がら参照光及び物体光を照射されることによって、情報
信号が光の位相情報として記録されるホログラム記録媒
体である。また、回転平面に対して平行な第１の主面と
この第１の主面に対して傾きを有する第２の主面とを有
し、参照光及び物体光のうち少なくとも一方は第２の主
面から照射され、照射された参照光及び物体光の少なく
とも一部を透過させることができる透光性を有すること
を特徴とする。
【００２７】上述したように構成された本発明に係るホ
ログラム記録媒体は、回転することにより照射された参
照光をホログラム記録媒体によって偏向させて、情報信
号を参照光及び物体光の位相情報として角度多重記録す
ることができ、記録密度を向上させることができる。
【００２８】また、本発明に係るホログラム記録再生装
置は、ホログラム記録媒体に対して参照光及び物体光を
照射することにより情報信号を光の位相情報として記録
及び／又は再生を行うホログラム記録再生装置である。
また、ホログラム記録媒体を回転させるための駆動系
と、参照光及び物体光を出力する光源を有し回転平面に
対して平行な第１の主面と第１の主面に対して傾きを有
する第２の主面とを有し参照光及び物体光のうち少なく
とも一方は第２の主面から照射され照射された参照光及
び物体光の少なくとも一部を透過させることができる透
光性を有するホログラム記録媒体に対して参照光及び物
体光を照射する光学系と、駆動系及び光学系の制御を行
う制御部とを有することを特徴とする。
【００２９】そして、本発明に係るホログラム記録再生
方法は、ホログラム記録媒体に対して参照光及び物体光
を照射することにより情報信号を光の位相情報として記
録及び／又は再生を行うホログラム記録再生方法であ
る。また、回転平面に対して平行な第１の主面と第１の
主面に対して傾きを有する第２の主面とを有し、参照光
及び物体光のうち少なくとも一方は第２の主面から照射
され、照射された参照光及び物体光の少なくとも一部を
透過させることができる透光性を有するホログラム記録
媒体を回転させ、参照光及び物体光を用いて上記ホログ
ラム記録媒体に対して情報信号を光の位相情報として記
録及び／又は再生を行うことを特徴とする。
【００３０】上述したように構成される本発明に係るホ
ログラム記録再生装置及びホログラム記録再生方法で
は、上述した本発明に係るホログラム記録媒体に対し
て、参照光及び物体光を照射して情報信号を光の位相情
報として記録及び／又は再生することができる。そし
て、情報信号を光の位相情報として角度多重記録を行う
際に、参照光を偏向させる角度の制御の精度を上げるこ
とができ、記録密度を向上させることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】本発明に係るホログラム記録媒体
を、略ディスク形状のホログラム記録媒体に適用した場
合について、図面を用いて詳細に説明する。
【００３２】このホログラム記録媒体には、本発明に係
るホログラム記録再生装置及びホログラム記録再生方法
を用いて、ホログラムの記録及び／又は再生を行われ
る。なお、以下では、ホログラム記録再生装置及びホロ
グラム記録再生方法についても併せて説明する。
【００３３】本発明に係るホログラム記録媒体は、以下
に第１の構成例及び第２の構成例として具体的に示す。
【００３４】まず、第１の構成例としてホログラム記録
媒体１は、図１に示すように、全体として中央に開口部
１ａを有する略ディスク形状とされており、ホログラム
記録層２と、ウエッジ基板３とにより構成される。ま
た、ホログラム記録媒体１は、記録再生時に、軸Ｏを中
心として例えば矢印Ｒ１の方向へ回転される。ホログラ
ム記録媒体１は、ホログラム記録媒体１の回転平面に対
して平行な第１の主面と、この第１の主面に対して傾き
を有する第２の主面とを有している。
【００３５】ホログラム記録層２は、ホログラム記録媒
体１に、ホログラム記録媒体１の回転平面に対して平行
な第１の主面側に配設されている。また、ホログラム記
録層２は、互いにコヒーレントなレーザ光である参照光
４及び物体光５を照射されることにより、記録対象とな
る情報信号を参照光４と物体光５との干渉パターンとし
て記録する。この干渉パターンには、照射された参照光
４及び物体光５の位相情報が含まれている。
【００３６】ホログラム記録層２を構成する材料として
は、ホログラムを記録することができるあらゆる材料を
用いることができるが、例えば、フォトポリマや液晶等
の有機記録材料を用いることが好ましい。
【００３７】ウエッジ基板３は、ホログラム記録媒体１
の回転平面対して平行な第１の主面と、この第１の主面
に対して傾きを有する第２の主面とを有している。第１
の主面が底面となりホログラム記録層２と当接するよう
に配設される。また、ウエッジ基板３は、第２の主面が
第１の主面に対して傾斜しているのでプリズムとしての
機能を有し、照射された参照光４を透過させ、また屈折
させることによって偏向させる。
【００３８】ウエッジ基板３を構成する材料としては、
参照光４及び物体光５を透過させることができればよ
い。
【００３９】参照光４及び物体光５は、互いにコヒーレ
ントなレーザ光であり、後述するホログラム記録再生装
置に備わるレーザ光源（図示せず）からホログラム記録
媒体１に照射されホログラムを記録する。物体光５は、
記録対象となる情報信号を光の位相情報として含んでい
る。
【００４０】上述したように構成された、ホログラム記
録媒体１は、回転軸Ｏを中心として例えば、矢印Ｒ１方
向に回転される。この際に開口部１ａが、例えば、ホロ
グラム記録装置によってチャッキングされる。ホログラ
ム記録媒体１が回転する際に、ウエッジ基板３がプリズ
ムとしての機能を有するために、ウエッジ基板３のプリ
ズムとしての頂角の方向が回転することになる。これに
より、レーザ光源からホログラム記録媒体１に対して照
射された参照光４がウエッジ基板３内へ入射する際の入
射角が変化するために、参照光４は、ウエッジ基板３内
で偏向する。
【００４１】ここで、ホログラム記録媒体１の回転に伴
って、上述した参照光４が偏向する様子を、図２乃至図
５に断面図として示す。
【００４２】まず、図２中のＡ−Ａ’線における断面図
を図３に示す。ホログラム記録媒体１に向けて照射され
た参照光４は、矢印Ｃの光路を通りウエッジ基板３内に
入射する。ウエッジ基板３内に入射した参照光４は、ウ
エッジ基板３の入射面で偏向してホログラム記録層２に
到達する。
【００４３】一方、ホログラム記録媒体１に照射された
物体光５は、矢印Ｃ’の光路を通りウエッジ基板３内に
入射し、ホログラム記録層２に到達する。
【００４４】次に、図２中のＢ−Ｂ’線における断面
図、すなわち図３の断面図から参照光４を照射させる位
置を固定してホログラム記録媒体１を矢印Ｒ１の方向へ
９０度回転させた状態の断面図を図４に示す。ホログラ
ム記録媒体１に向けて照射された参照光４は、矢印Ｄの
光路を通りウエッジ基板３内に入射する。ウエッジ基板
３内に入射した参照光４は、ウエッジ基板３の入射面で
偏向してホログラム記録層２に到達する。
【００４５】一方、ホログラム記録媒体１に照射された
物体光５は、矢印Ｄ’の光路を通りウエッジ基板３内に
入射し、ホログラム記録層２に到達する。
【００４６】次に、図２中のＡ’−Ａ線における断面
図、すなわち図３の断面図から参照光４を照射させる位
置を固定してホログラム記録媒体１を矢印Ｒ１の方向へ
１８０度回転させた状態の断面図を図５に示す。ホログ
ラム記録媒体１に向けて照射された参照光４は、矢印Ｅ
の光路を通りウエッジ基板３内に入射する。ウエッジ基
板３内に入射した参照光４は、ウエッジ基板３の入射面
で偏向してホログラム記録層２に到達する。
【００４７】一方、ホログラム記録媒体１に照射された
物体光５は、矢印Ｅ’の光路を通りウエッジ基板３内に
入射し、ホログラム記録層２に到達する。
【００４８】次に、図２中のＡ’−Ａ線における断面
図、すなわち図３の断面図から参照光４を照射させる位
置を固定してホログラム記録媒体１を矢印Ｒ１の方向へ
２７０度回転させた状態においては、図４と略同等の為
に説明を省略する。
【００４９】以上のように、ホログラム記録媒体１が回
転することで、ホログラム記録媒体１に照射した参照光
４の進行方向をウエッジ基板３の入射面で偏向させるこ
とができる。そして、前に記録したホログラムのブラッ
グ条件が満たされなくなるまで十分な角度だけ回転した
ところで、次の情報信号をホログラムとして記録する。
再生時には、ホログラム記録媒体１に対して再生光（図
示せず）を照射させれば、記録した物体光５が再生さ
れ、情報信号がホログラムとして再生される。
【００５０】なお、再生光としては、参照光４又は参照
光４と位相共役なレーザ光である位相共役光を用いるこ
とができる。この再生光は、後述するホログラム記録再
生装置のレーザ光源から出力される。
【００５１】ここで、ウエッジ基板３のプリズムの頂角
とホログラム記録媒体１内での偏向の角度の関係を、図
６乃至図８に示す。参照光４をホログラム記録媒体１の
底面に対して垂直に入射するものとして、ウエッジ基板
３の頂角をα、ウエッジ基板３内での参照光４の偏向方
向とホログラム記録媒体１の第２の主面の法線とのなす
角をβ、ウエッジ基板３の屈折率をｎとすれば、ｓｉｎ
αは、以下の式４のように表すことができる。
【００５２】
【数４】
【００５３】ウエッジ基板３の頂角方向と垂直な方向を
０度として反時計回りに測った角度をγ、γ面内でのウ
エッジ基板３の頂角をα’、参照光４とホログラム記録
媒体１の第２の主面の法線とのなす角度をβ’とすれ
ば、ｔａｎα’及びｓｉｎα’は、以下の式５及び式６
のように表すことができる。
【００５４】
【数５】
【００５５】
【数６】
【００５６】これらを連立して、α＝５度、ｎ＝１．５
の場合について計算した結果を図９にグラフとして示
す。このグラフからもわかるように、ホログラム記録媒
体１が１回転する間に、±３．３３度の範囲でβ’が変
化する。この条件で、１０００分の５度おきに角度多重
記録を行えば、ホログラム記録媒体１の１周で約２５０
０のホログラムを多重記録できる計算になる。
【００５７】このホログラムを多重記録された１周分の
領域をトラックとして、ホログラム記録媒体１は、図１
０及び図１１に示すように、各ホログラムを矢印Ｒ２の
螺旋状もしくは矢印Ｒ３の同心円状のトラックに連続し
て記録することができる。このようなトラック構造６
を、例えば、同心円状に４００設ければ、１００万のホ
ログラムを多重記録することができる。
【００５８】ここで、従来より用いられるビームデフレ
クタなどによる角度偏向手法もしくは波長を可変可能な
レーザ光源又は複数のレーザ光源などによる波長可変手
法を使用しない場合は、隣り合うトラックが同一の参照
光４により記録されているので、隣り合うトラックを重
ね合わせて記録してしまうと、ホログラムの再生時に再
生光が両方のトラックに照射されてしまう。これによ
り、同時に複数のホログラムを再生することになってし
まうので、各トラックを完全に分離しなければならな
い。但し、従来より用いられる角度偏向手法もしくは波
長可変手法を組み合わせて記録すれば、動径方向にもホ
ログラムを多重記録することができ、多重度すなわち記
録密度をさらに高めることができる。
【００５９】なお、各トラック間には、図１０及び図１
１に示すように、記録時もしくは再生時のレーザ光の位
置決めのために、従来から用いられている光ディスクと
同様にグルーブ７などを設けてもよい。
【００６０】以上のように、本発明に係るホログラム媒
体１の第１の構成例では、ホログラム記録媒体１の有す
るウエッジ基板３が、上述したように第１の主面と第２
の主面とを有し、このホログラム記録媒体１が回転され
ることにより、ウエッジ基板３内に入射する参照光４の
進行方向を偏向させてホログラム記録層２に対してホロ
グラムの角度多重記録を行うことができる。また、ホロ
グラム記録再生装置を大型化させずに参照光４を偏向さ
せる角度を精度よく制御することができる。
【００６１】また、ホログラム記録媒体１は、再生光と
して参照光４又は参照光４と位相共役なレーザ光を照射
されることにより記録されたホログラムを再生する。
【００６２】なお、参照光４を偏向させる角度の制御に
ついては、従来のビームデフレクタなどを用いた角度偏
向手段と比べて、ホログラム記録媒体１の回転による偏
向方法を用いたほうが、プリズムを回転させる場合と同
様に精度が向上する。次に、第２の構成例としてホログ
ラム記録媒体１は、図１２に示すように、全体として中
央に開口部１ａを有する略ディスク形状とされており、
ウエッジ基板３により構成される。また、ホログラム記
録媒体１は、記録再生時に、軸Ｏを中心として例えば矢
印Ｒ１の方向へ回転される。ホログラム記録媒体１は、
ホログラム記録媒体１の回転平面に対して平行な第１の
主面と、この第１の主面に対して傾きを有する第２の主
面とを有している。なお、以下では、第１の構成例との
相違点のみを説明し、それ以外の点については略同等の
為に説明を省略する。
【００６３】ウエッジ基板３は、略ディスク形状を有
し、ホログラム記録媒体１の回転平面に対して水平な第
１の主面と、この第１の主面に対して傾きを有する第２
の主面とを有する。
【００６４】また、ウエッジ基板３は、互いにコヒーレ
ントなレーザ光である参照光４及び物体光５を照射され
ることにより、記録対象となる情報信号を参照光４と物
体光５との干渉パターンとして記録する。
【００６５】さらに、ウエッジ基板３は、プリズムとし
ての機能を有し、ウエッジ基板３内に入射された参照光
４及び物体光５を入射面において屈折させることによっ
て偏向させ、透過させることができる。
【００６６】ウエッジ基板３を構成する材料としては、
例えば、Ｆｅ，Ｃｅ，Ｐｒ，又はＦｅとＭｎとの合金等
をドープしたフォトリフラクティブ結晶などの無機記録
材料を用いる。またフォトリフラクティブ結晶として
は、例えば、ＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３等が好適であ
る。
【００６７】上述したように構成されたホログラム記録
媒体１は、上述したホログラム記録層２を持つ場合と同
様に、軸Ｏを中心として矢印Ｒ１方向へ回転する。
【００６８】ホログラム記録媒体１が回転する際の参照
光４及び物体光５の偏向方向については、上述した第１
の構成例のようにホログラム記録層２と略同等であるた
めに説明は省略する。
【００６９】なお、ホログラム記録媒体１が第１の構成
例のようにホログラム記録層２を有する場合は、ホログ
ラム記録層２にホログラムを記録するのに対して、第２
の構成例としてホログラム記録層２を持たない場合は、
ウエッジ基板３にホログラムを記録する。言い換えれ
ば、ウエッジ基板３全体を記録領域として用いていると
言える。
【００７０】ただし、ホログラム記録媒体１において、
結晶など複屈折の特性を有する材料を用いる場合は、記
録及び／又は再生に用いるレーザ光の偏光方向と結晶軸
の方位とに注意する必要がある。すなわち、ホログラム
を記録及び／又は再生する際に用いるレーザ光は、ホロ
グラム記録媒体１中を固有偏光として伝播するように、
偏光方向と結晶方位を選択することが望ましい。
【００７１】例えば、最もよく用いられるフォトリフラ
クティブ結晶であるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）
結晶の場合は、結晶のｃ軸をウエッジ基板３の底面に垂
直方向とし、参照光４と物体光５とは、常光線として伝
播するようにする。
【００７２】以上のように構成されるホログラム記録媒
体１の第２の構成例では、ウエッジ基板３を備えている
ことによって、ウエッジ基板３内に入射された参照光４
を偏向させてホログラムを記録することができる。そし
て、ホログラム記録媒体１が回転することにより、ホロ
グラム記録媒体１内において参照光４の入射角が変化
し、参照光４の入射角を変化させるための光学系を用い
ずに、角度多重記録を容易に行うことができる。
【００７３】また、ホログラム記録媒体１は、再生光と
して参照光４又は参照光４と位相共役なレーザ光を照射
されることにより記録されたホログラムを再生する。
【００７４】なお、参照光４を偏向させる角度は、従来
の偏向手段と比べて、ホログラム記録媒体１の回転によ
る偏向方法を用いたほうが、プリズムを回転させる場合
と同様にホログラム記録媒体１の回転により精度よく制
御することができる。
【００７５】なお、本発明に係るホログラム記録媒体１
が、参照光４を反射する反射層を有するとしてもよい。
そこで以下では、反射層を有する場合について説明す
る。なお、特に記述のない点においては、上述した反射
層を有さないホログラム記録媒体１と略同等であるもの
とし説明する。
【００７６】反射層は、ホログラム記録媒体１の回転平
面に対して平行な第１の主面側に配設され略円形のディ
スク形状を有する。また、反射層は、ホログラム記録媒
体１の第１の主面に対して傾きを有する第２の主面より
照射された参照光４を反射することができる。反射層と
しては、平面ミラー又はコーナーキューブを用いること
ができる。
【００７７】まず、反射層として平面ミラーを用いた場
合について説明する。平面ミラー１０は、図１３及び図
１４に示すように、ホログラム記録媒体１の下部に配設
され、参照光４を反射する。
【００７８】平面ミラー１０を有するホログラム記録媒
体１に対してホログラムを記録する場合に、参照光４
は、図１３中の矢印Ａ１０に示す方向に照射される。次
に、参照光４は、ホログラム記録媒体１に入射して入射
面で偏向し、平面ミラー１０によって矢印Ａ１１に示す
方向へ反射される。
【００７９】平面ミラー１０を有するホログラム記録媒
体１に対してホログラムを記録する場合に、物体光５
は、矢印Ａ１２に示す方向に照射される。
【００８０】ホログラム記録媒体１は、上述したような
光路で入射した参照光４と物体光５との干渉パターンを
ホログラムとして記録する。
【００８１】ホログラムを再生する場合に、再生光１１
は、図１４中の矢印Ａ１３に示す方向に照射される。次
に、再生光１１は、ホログラム記録媒体１に入射して偏
向し、平面ミラー１０によって矢印Ａ１４に示す方向へ
反射される。再生光１１を照射されたホログラム記録媒
体１から再生される物体光５は、矢印Ａ１５に示す方向
に再生される。
【００８２】また、上述した物体光５の入射方向をホロ
グラム記録媒体１は、図１５中に示すように、矢印Ａ１
６に示す周面方向からとしてもよい。この場合に記録さ
れたホログラムを再生光１１を照射して再生すると、図
１６中に示すように、物体光５が矢印Ａ１７に示す方向
へ再生される。参照光４においては、矢印Ａ１２に示す
方向から物体光５を照射された場合と同様のため説明は
省略する。なお、矢印Ａ１６に示す周面方向から物体光
５を照射する際に、第１の構成例のようにホログラム記
録層２を持つ場合においては、参照光４と物体光５とが
干渉する領域をホログラム記録層２内としなければなら
ない。
【００８３】以上のように、反射層として平面ミラー１
０を用いた場合は、ホログラムを記録する際の参照光４
と逆の光路から、参照光４である再生光１１を照射する
ことによって、物体光５を物体光５が照射された方向へ
再生する。
【００８４】次に、コーナーキューブ群を反射層として
用いた場合について説明する。ホログラム記録媒体１の
回転平面に対して平行な第１の主面側に、図１７及び図
１８に示すように、コーナーキューブ群１２を配設する
ことによって、ホログラムの記録再生を行う。
【００８５】コーナーキューブ群１２は、図１９に示す
コーナーキューブ１３をアレイ状に配列したものであ
る。コーナーキューブ１３は、３つの反射面が互いに垂
直となる位置に配設されてなるプリズムやミラーなどで
あり、立方体の頂角を切り取った形状を有している。コ
ーナーキューブ１３は、一面から入射されたレーザ光を
３つの反射面で全反射させ、入射面からレーザ光の入射
方向に対して逆方向へ出射させる。この際に、入射した
レーザ光に対して、出射するレーザ光が１８０度偏光さ
れる。図１９に示す像１４及び像１５は、入射した像が
１８０度偏光していることを示し、入射された像１４が
コーナーキューブ１３内で全反射を３回繰り返して像１
５のように１８０度偏光して出射される。なお、内部が
中空のミラーにより構成されたコーナーキューブ１３は
波長依存性を持たないため、波長多重記録を行う場合に
は特に有効である。
【００８６】上述したようなコーナーキューブ１３をア
レイ状に配列したコーナーキューブ群１２は、図２０及
び図２１に示すように、コーナーキューブ１３を隙間な
く配列して構成される。
【００８７】コーナーキューブ群１２を有するホログラ
ム記録媒体１に対してホログラムを記録する場合に、参
照光４は、図１７中の矢印Ａ１８に示す方向に照射され
る。次に、参照光４は、ホログラム記録媒体１に入射し
て入射面で偏向し、コーナーキューブ群１２によって矢
印Ａ１９の方向へ反射される。
【００８８】コーナーキューブ群１２を有するホログラ
ム記録媒体１に対してホログラムを記録する場合に、物
体光５は、矢印Ａ２０に示す方向に照射される。
【００８９】ホログラム記録媒体１は、上述したような
光路で入射した参照光４と物体光５との干渉パターンを
ホログラムとして記録する。
【００９０】ホログラムを再生する場合に、再生光１１
は、図１８中の矢印Ａ２１に示す方向に照射される。次
に、ホログラム記録媒体１に入射して入射面で偏向し、
コーナーキューブ群１２によって矢印Ａ２２の方向へ反
射される。再生光１１を照射されたホログラム記録媒体
１から生ずる物体光５は、矢印Ａ２３に示す方向に再生
される。
【００９１】また、上述した物体光５の入射方向を、図
２２中の矢印Ａ２４に示すホログラム記録媒体１の周面
方向からとしてもよい。この場合は、物体光５が再生さ
れる方向が図２３中の矢印Ａ２５に示す方向となる。参
照光４においては、矢印Ａ２０に示す方向から物体光５
を照射された場合と同様のため説明は省略する。なお、
矢印Ａ２４に示すホログラム記録媒体１の周面方向から
物体光５を照射する際に、第１の構成例のようにホログ
ラム記録層２を持つ場合においては、参照光４と物体光
５とが干渉する領域をこのホログラム記録層２内としな
ければならない。
【００９２】以上のように、反射層としてコーナーキュ
ーブ群１２を用いた場合は、ホログラムを記録する際の
参照光４に対して逆の光路から、参照光４とは位相共役
光である再生光１１を照射することによって物体光５を
物体光５が照射された方向へ再生する。
【００９３】以上のような流れにより、反射層を有する
ホログラム記録媒体１は、照射された参照光４と物体光
５との干渉パターンを記録し、再生光１１を照射される
ことによって記録された物体光５を再生し情報信号をホ
ログラムとして再生することができる。
【００９４】この際に、再生光１１として、ホログラム
記録媒体１に配設された反射層によって反射された参照
光４を位相共役光として用い、ホログラムの位相共役再
生を行うことができる。
【００９５】これによって、ホログラム記録再生装置側
において、位相共役光を作り出すための光学系が不要と
なり、また、再生される物体光５の位置が常に物体光５
が照射された向きになるために、装置構成の大型化を防
ぐことができる。
【００９６】また、コーナーキューブ群１２を用いた場
合においては、参照光４と再生光１１との光路が全く同
一のために、再生光１１の為に光学系を調整せずとも参
照光４を用いてそのままホログラムの位相共役再生を行
うことができる。これによって、ホログラム記録再生装
置において装置構成の簡略化も期待できる。
【００９７】なお、上述の説明では、ホログラム記録媒
体１の第１の主面側に反射層を配設し、参照光４の反射
光を再生光１１として利用した場合を示したが、ホログ
ラム記録媒体１の反対側から再生光１１として参照光４
を照射させてもよい。この場合は、ホログラム記録再生
装置の装置構成が多少複雑化するが、ホログラムを記録
する際の参照光４とは別の光路を作り位相共役再生を行
うことができる。
【００９８】また、ホログラムの位相共役再生において
は、記録時の参照光４の波面が完全に復元されるので、
収差は完全に補正される。従って、物体光５は、図１５
及び図１６、図２２及び図２３に示したように、ホログ
ラム記録媒体１の周面方向から照射させた場合であって
も良好な再生出力を得ることができる。また、ホログラ
ムの位相共役再生時には元の波面が完全に復元されるの
で、ホログラム記録媒体１の周面は、任意の形状とする
ことができる。
【００９９】ここで、ホログラム記録媒体１の周面は、
原理上は粗面であっても構わないが、散乱による光利用
効率を考えると、高い面精度で形成されていることによ
り散乱光の光利用効率を高くすることができる。しか
し、形状は限定されるものではなく、不連続面であって
も構わない。
【０１００】なお、本発明に係るホログラム記録媒体１
は、ウエッジ基板３の傾斜角度を急峻にすれば、レーザ
光の偏向方向が大きく変化しホログラムの角度多重記録
の際の多重度が上がり、ホログラムを再生する際の選択
性を高めることができるので、記録密度を向上させるこ
とができる。しかし、ウエッジ基板３の傾斜角度を単純
に大きくすれば、ホログラム記録媒体１が厚くなり、容
積が増加してしまう。これを避けるために、図２４に示
すように、ホログラム記録媒体１の領域を分割し、各領
域がそれぞれ回転平面に対して傾きを有する変形ウエッ
ジ基板１６としてもよい。
【０１０１】このようにすれば、各々の領域でのウエッ
ジ基板３の傾斜角度を大きくすることができるので、参
照光４の偏向角度が大きくなり、角度多重記録における
多重度を向上させることができる。これによって、記録
密度の向上が期待できる。また、ホログラム記録媒体１
の回転平面に対する質量の偏りを避けることができ回転
安定性が増すことになる。なお、図２４においては、第
１の構成例のようにホログラム記録層２を有する場合に
ついて図示してあるが、第２の構成例のようにホログラ
ム記録層２を持たない場合であってもよい。また、上述
したように反射層を有する場合にも適用可能である。
【０１０２】なお、ホログラム記録媒体１は、中央に開
口部１ａを備えないとしてもよい。この場合は、中央部
まで記憶領域を確保することができるために記憶容量を
増やすことができる。
【０１０３】次に、本発明に係るホログラム記録再生装
置及びホログラム記録再生方法について上述したホログ
ラム記録媒体１に対してホログラムを記録及び／又は再
生を行う場合について説明する。なお、上述したホログ
ラム記録媒体１において説明したものと同等であるもの
には説明を省略する。
【０１０４】本発明に係るホログラム記録再生装置２０
の構成例を図２５に示す。ホログラム記録再生装置２０
は、制御部２１と、光学系２２と、駆動系２３とにより
構成される。
【０１０５】制御部２１は、ホログラム記録再生装置２
０全体の制御を行う。
【０１０６】光学系２２は、図２６に示すように、レー
ザ光源２４と、空間変調器２５と、コリメータレンズ２
６と、ビームスプリッタ２７と、ミラー２８，２９，３
０と、フーリエ変換レンズ３１，３２と、ディテクター
アレイ３３とを有する。
【０１０７】レーザ光源２４は、固体レーザ、気体レー
ザ、半導体レーザ及びそれらの非線形波長変換によるコ
ヒーレント光を連続的に出力することができる光源が好
ましい。レーザ光源２４としては、特に、Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザ，Ｎｄ：ＹＶ０４レーザの第二高調波，Ａｒイオ
ンレーザは、上述した本発明に係るホログラム記録媒体
１に対しホログラムを記録する際に、ホログラム記録媒
体１に対して感度が高く、コヒーレンスも優れている上
に手軽に入手することが可能であるため好適なレーザ光
源である。
【０１０８】また、レーザ光源２４としては、ＧａＮ系
等の半導体レーザを用いるとしてもよい。この場合は、
波長幅を狭くするために、ＤＦＢ（Distributed Feed-B
ack）構造や外部共振器などを用いることも考えられ
る。また、レーザ光源２４の出力するレーザ光は、参照
光４，物体光５，再生光１１として用いられる。
【０１０９】空間変調器２５は、照射されたレーザ光に
対し情報信号を光の位相情報として与え、ホログラム記
録媒体１にホログラムを記録する際の物体光５を生成す
る機能を有している。
【０１１０】この空間変調器２５には、透過型を用い、
例えば、市販の液晶パネルである透過型液晶空間変調器
などを用いることができる。しかし、空間変調器２５と
しては、上記の透過型液晶空間変調器に限定されるもの
ではなく、マイクロマシン技術を用いた反射型の空間変
調器などを用いることができる。
【０１１１】コリメータレンズ２６は、レーザ光源２４
から出力されたレーザ光を平行光とし、ビームスプリッ
タ２７へ送る機能を有する。
【０１１２】ビームスプリッタ２７は、コリメータレン
ズ２６によって平行光とされたレーザ光を二分割し、一
方を参照光４とするためにミラー２８へ反射し、他方を
透過してミラー２９へ送る機能を有する。
【０１１３】ミラー２８は、ビームスプリッタ２７で分
割されたレーザ光を参照光４としてホログラム記録媒体
１へ照射させる。
【０１１４】ミラー２９は、ビームスプリッタ２７で分
割されたレーザ光を、ミラー３０へ反射させる。
【０１１５】ミラー３０は、ミラー２９で反射されたレ
ーザ光を空間変調器２５へ反射する。
【０１１６】フーリエ変換レンズ３１は、空間変調器２
５を透過したレーザ光をフーリエ変換し、ホログラム記
録媒体１に対して照射する。
【０１１７】フーリエ変換レンズ３２は、ホログラム記
録媒体１から再生された物体光５をフーリエ変換しディ
テクターアレイ３３へ照射する。
【０１１８】ディテクターアレイ３３は、例えば、ＣＣ
Ｄ（Charge-Coupled Device）により構成されており、
再生された物体光５を電気信号として検出する。なお、
ディティターアレイ３３としては、ＣＣＤが現在最も簡
単に入手することができるが、特にＣＣＤに限定される
ものではなく、低消費電力且つ低コストで作成できるこ
とから近年開発が進んでいるＣＭＯＳ（Complementary
Mental-oxide Semiconductor Device）などを用いても
よい。
【０１１９】駆動系２３は、ホログラム記録媒体１を回
転駆動させるスピンドルモータ（図示せず）を有してい
る。なお、駆動系２３は、スピンドルモータに限定され
るものではなく、ステッピングモータなどを用いてもよ
い。
【０１２０】以上のように構成された本発明に係るホロ
グラム記録再生装置２０は、以下のように動作すること
によりホログラム記録媒体１に対しホログラムを記録す
る。
【０１２１】まず、レーザ光源２４は、制御部２１によ
りレーザ光の出力を調整され、レーザ光をコリメータレ
ンズ２６へ照射する。そして、コリメータレンズ２６
は、レーザ光を平行光にし、ビームスプリッタ２７へ照
射する。
【０１２２】ビームスプリッタ２７は、照射されたレー
ザ光の一部をミラー２８へ反射させ、残りのレーザ光を
ミラー２９へ透過させる。
【０１２３】ミラー２８は、ビームスプリッタ２７によ
って反射されたレーザ光を参照光４としてホログラム記
録媒体１に照射する。
【０１２４】一方、ミラー２９は、ビームスプリッタ２
７から透過したレーザ光をミラー３０に向けて反射し、
さらにミラー３０は、ミラー２９で反射されたレーザ光
を空間変調器２５に向けて反射する。
【０１２５】空間変調器２５は、制御部２１に制御され
て、記録する情報信号に応じた記録パターンを表示し、
ミラー３０で反射されたレーザ光に情報信号を光の位相
情報として与え物体光５とし、フーリエ変換レンズ３１
へ透過する。
【０１２６】フーリエ変換レンズ３１は、空間変調器２
５にて情報信号を光の位相情報として与えられた物体光
５をフーリエ変換し、ホログラム記録媒体１に対して照
射する。
【０１２７】ホログラム記録再生装置２０は、以上のよ
うな動作により、参照光４と物体光５との干渉パターン
を、ホログラムとしてホログラム記録媒体１に記録す
る。１枚のホログラムの記録が終了したら、制御部２１
からの駆動信号により駆動系２３を制御して、ホログラ
ム記録媒体１を、例えば矢印Ｒ１の方向へ回転させ、次
のホログラムを記録する。
【０１２８】次に、ホログラム記録再生装置２０は、以
下のような動作により、ホログラムを記録されたホログ
ラム記録媒体１から、ホログラムを再生する。なお、再
生時には、ホログラム記録媒体１を記録時と同じ位置に
置き、再生光１１として参照光４を用いる。
【０１２９】まず、レーザ光源２４は、制御部２１にレ
ーザ光の出力を調整され、レーザ光をコリメータレンズ
２６へ照射する。そして、コリメータレンズ２６は、レ
ーザ光を平行光としビームスプリッタ２７へ照射する。
【０１３０】ビームスプリッタ２７は、コリメータレン
ズ２６から照射されたレーザ光の一部をミラー２８へ反
射させ、残りのレーザ光をミラー２９へ透過させる。
【０１３１】ミラー２８は、ビームスプリッタ２７で反
射されたレーザ光をさらに反射し、再生光１１として、
ホログラム記録媒体１に照射する。
【０１３２】一方、シャッタ（図示せず。）は、ビーム
スプリッタ２７を透過したレーザ光の光路を遮る。
【０１３３】このようにして、ホログラム記録媒体１に
対して、再生光１１として、記録時に用いた参照光４の
みが照射され、記録されている物体光５をフーリエ変換
レンズ３３に向けて再生する。
【０１３４】フーリエ変換レンズ３２は、ホログラム記
録媒体１で再生された物体光５をフーリエ変換し、ディ
テクターアレイ３３上に情報信号に対応するパターンを
結像する。そして、ディテクターアレイ３３は、結像し
た情報信号に対応するパターンを再生情報信号として得
ることができる。１枚のホログラムの再生が終了した
ら、制御部２１からの駆動信号により駆動系２３を制御
して、ホログラム記録媒体１を、例えば矢印Ｒ１の方向
へ回転させ、次のホログラムを再生する。
【０１３５】ホログラム記録再生装置２０は、以上のよ
うな動作によりホログラムを再生する。
【０１３６】なお、ホログラム記録再生装置２０では、
ホログラム記録媒体１を透過する再生光４及び物体光５
の光路が、ホログラム記録媒体１の回転に伴って変化す
ることになるので、ホログラム記録媒体１の回転に合わ
せ、ディテクターアレイ３３の位置を制御部２１の制御
によって調整する。この際に、例えば、アクチュエータ
（図示せず）等を用いて、ディテクターアレイ３３の位
置を調整する。
【０１３７】なお、上述では透過型のフーリエホログラ
ムとしての例を示した。フーリエホログラムを記録する
際には、空間変調器２５とフーリエ変換レンズ３１、フ
ーリエ変換レンズ３１とホログラム記録媒体１、ホログ
ラム記録媒体１とフーリエ変換レンズ３２、フーリエ変
換レンズ３２とディテクターアレイ３３がいずれもフー
リエ変換レンズ３１，３２の焦点距離Ｆだけ離れた間隔
で配置された"４Ｆシステム"と呼ばれる光学系の構成と
する。しかし、ホログラム記録媒体１内において、ホロ
グラム記録媒体１を正確なフーリエ面からわずかにずら
すことが好ましい。これは、ホログラム記録媒体１に対
して物体光５を照射する領域を大きく取り、ホログラム
を記録する領域を十分に確保するためである。
【０１３８】なお、一般的に用いられる様々な手法を本
発明に係るホログラム記録再生装置２０及びホログラム
記録再生方法と組み合わせることも当然可能である。例
えば、ホログラム記録再生装置２０に参照光４を反射さ
せる反射部を備え、反射型のホログラムとすることも容
易に可能である。
【０１３９】そこで、ホログラムを再生する際に、ホロ
グラム記録再生装置２０が反射部を有する場合について
説明する。
【０１４０】まず、反射部として、図２７に示すよう
に、コーナーキューブ３４又はコーナーキューブ３４を
アレイ状に配列したコーナーキューブ群３５を用いた場
合について説明する。コーナーキューブ３４又はコーナ
ーキューブ群３５は、コーナーキューブ３４又はコーナ
ーキューブ群３５に照射されたレーザ光を照射された方
向へ正確に反射することが可能である。
【０１４１】コーナーキューブ３４を用いて位相共役再
生を行うには、ホログラム記録媒体１を透過した平面波
である参照光４をコーナーキューブ３４を用いて反射さ
せて、位相共役光とすればよい。但し、行きと帰りの光
路では、参照光４の位置がずれる。これを避けるには、
参照光４が常にコーナーキューブ３４の略略中心に入射
するようにすればよい。
【０１４２】コーナーキューブ群３５を用いて位相共役
再生を行う場合は、中央部に位置する６個のコーナーキ
ューブ３４に入射したレーザ光３６が、それぞれの入射
するレーザ光の光路が反射により変化しても、それと同
じ光路を逆側から入射してくるレーザ光が存在するた
め、結局同一の波面で逆方向に進行する光束が得られ
る。また、外周部のコーナーキューブ３４へ入射するレ
ーザ光３５は、反射時に光路がシフトするために、位相
共役再生に寄与できない部分も生じるが、全体として十
分な反射光が得られる。ゆえに、十分な位相共役光を得
ることができる。また、ホログラムの記録方法は、ホロ
グラム記録媒体１の記録領域に空間的に分布した冗長性
が高い記録方法なので、上述した位相共役光を用いて十
分にホログラムを再生することができる。
【０１４３】なお、実用上問題になるのは、コーナーキ
ューブ３４の反射角の精度である。典型的な記録材であ
る鉄をドープしたニオブ酸リチウムを立方体状に加工
し、隣り合った面から物体光５と参照光４とが直交する
ような配置で、ホログラムを多重記録しようとする場合
には、１０００分の５度程度の角度間隔でホログラムを
多重記録する。例えば、エドモンドサイエンティフィッ
ク社製のコーナーキューブ群３５の反射角精度は１００
０分の６０度程度である。このような場合には、一度ビ
ームエキスパンダを逆に用いて平行光のままビーム径を
狭めてから、コーナーキューブ群３５に入射させること
で倍率分精度を上げることができる。例えば、コーナー
キューブ群３５への入射光のビーム径を１２分の１にす
れば、コーナーキューブ群３５で反射後にビームエキス
パンダ（図示せず。）を往復してホログラム記録媒体１
に戻った光線の角度誤差は１０００分の５度になる。
【０１４４】このようなコーナーキューブ群３５を用い
れば、上述したホログラム記録媒体１を回転させながら
ホログラムの記録及び／又は再生を行う場合でも、簡単
に位相共役再生を行うことができる。
【０１４５】上述した、反射部としてコーナーキューブ
群３５を有するホログラム記録再生装置２０について、
その要部を図２８乃至図３０に示し説明する。
【０１４６】まず、図２中におけるホログラム記録媒体
１のＡ−Ａ’線における断面図を図２８に示す。ホログ
ラム記録媒体１に向けて照射された参照光４は、矢印Ｇ
の光路を通りウエッジ基板３内に入射する。ウエッジ基
板３に入射した参照光４は、入射面により進行方向を変
えられてホログラム記録層２に到達する。
【０１４７】一方ホログラム記録媒体１に照射された物
体光５は、矢印Ｇ’の光路を通りウエッジ基板３内に入
射し、ホログラム記録層２に到達する。
【０１４８】以上のような光路から入射した参照光４及
び物体光５によって、ホログラムを記録する。
【０１４９】ホログラムを再生する際には、再生光１１
として参照光４をそのまま用いる。参照光４は、矢印Ｇ
の光路を通りウエッジ基板３内に入射する。ウエッジ基
板３に入射した参照光４は、入射面により進行方向を変
えられてホログラム記録層２に到達し、ホログラム記録
層２を透過する。そして、参照光４は、コーナーキュー
ブ群３５によって反射されて、矢印Ｇの光路を逆行し、
再びホログラム記録層２に到達する。
【０１５０】以上のように参照光４を位相共役光として
位相共役再生を行う。
【０１５１】次に、図２中におけるホログラム記録媒体
１のＢ−Ｂ’線における断面図、すなわち図２８に示す
断面図からホログラム記録媒体１が矢印Ｒ１の方向へ９
０度回転させた状態の断面図を図２９に示す。ホログラ
ム記録媒体１に向けて照射された参照光４は、矢印Ｈの
光路を通りウエッジ基板３内に入射する。ウエッジ基板
３に入射した参照光４は、入射面により進行方向を変え
られてホログラム記録層２に到達する。
【０１５２】一方ホログラム記録媒体１に照射された物
体光５は、矢印Ｈ’の光路を通りウエッジ基板３内に入
射し、ホログラム記録層２に到達する。
【０１５３】以上のような光路から入射した参照光４及
び物体光５によって、ホログラムを記録する。
【０１５４】ホログラムを再生する際には、再生光１１
として参照光４をそのまま用いる。参照光４は、矢印Ｈ
の光路を通りウエッジ基板３内に入射する。ウエッジ基
板３に入射した参照光４は、入射面により進行方向を変
えられてホログラム記録層２に到達し、ホログラム記録
層２を透過する。そして、参照光４は、コーナーキュー
ブ群３５によって反射されて、矢印Ｈの光路を逆行し、
再びホログラム記録層２に到達する。
【０１５５】以上のように参照光４を位相共役光として
位相共役再生を行う。
【０１５６】次に、図２中におけるホログラム記録媒体
１のＡ’Ａ断面図、すなわち図２８に示す断面図からホ
ログラム記録媒体１が矢印Ｒ１の方向へ１８０度回転さ
せた状態の断面図を図３０に示す。ホログラム記録媒体
１に向けて照射された参照光４は、矢印Ｉの光路を通り
ウエッジ基板３内に入射する。ウエッジ基板３に入射し
た参照光４は、入射面により進行方向を変えられてホロ
グラム記録層２に到達する。
【０１５７】一方ホログラム記録媒体１に照射された物
体光５は、矢印Ｉ’の光路を通りウエッジ基板３内に入
射し、ホログラム記録層２に到達する。
【０１５８】以上のような光路から入射した参照光４及
び物体光５によって、ホログラムを記録する。
【０１５９】ホログラムを再生する際には、再生光１１
として参照光４をそのまま用いる。参照光４は、矢印Ｉ
の光路を通りウエッジ基板３内に入射する。ウエッジ基
板３に入射した参照光４は、入射面により進行方向を変
えられてホログラム記録層２に到達し、ホログラム記録
層２を透過する。そして、参照光４は、コーナーキュー
ブ群３５によって反射されて、矢印Ｉの光路を逆行し、
再びホログラム記録層２に到達する。
【０１６０】以上のように参照光４を位相共役光として
位相共役再生を行う。
【０１６１】次に、図２中におけるＡ’Ａ断面図、すな
わち図２８に示す断面図からホログラム記録媒体１が矢
印Ｒ１の方向へ２７０度回転させた状態においては、図
２９と略同等の為に説明を省略する。
【０１６２】以上のように、コーナーキューブ群３５を
有するホログラム記録再生装置２０は、ホログラム記録
媒体１を回転させることで、ホログラム記録媒体１に照
射する参照光４及び物体光５の進行方向をウエッジ基板
３により変化させることができる。そして、前に記録し
たホログラムのブラッグ条件が満たされなくなるまで十
分な角度だけ回転したところで、次の情報信号を光の位
相情報として記録する。再生時には、ホログラム記録媒
体１に対して再生光１１として参照光４を照射すれば、
光記憶媒体１に対して記録した物体光５が再生され、デ
ィテクターアレイ３３に情報信号に対応するパターンを
結像し、ホログラム記録再生装置２０が再生情報信号を
得る。
【０１６３】以上のように、本発明に係るホログラム記
録再生装置２０及びホログラム記録再生方法では、反射
部としてコーナーキューブ群３５を用いることにより、
ホログラム記録媒体１から再生する物体光５の再生方向
を固定できる。このために、ホログラム記録再生装置に
おけるアクチュエータが不要になり、装置構成が簡略化
でき、より実用的なホログラムの再生が可能になる。
【０１６４】なお、ホログラム記録再生装置２０が反射
部としてコーナーキューブ群３５を有する場合につい
て、ホログラム記録再生装置２０の構成例を、図３１に
示す。コーナーキューブ群３５用いることにより、ホロ
グラム記録媒体１に対して参照光４が入射する時と同じ
光路でコーナーキューブ群３５によって反射されてお
り、位相共役再生を簡単に実施することが可能である。
【０１６５】また、図３２に示すように、ホログラム記
録再生装置２０が反射部として平面ミラー３８を有する
としてもよい。この場合は、ホログラムの位相共役再生
を行うことができるが、ホログラム記録媒体１に対する
参照光４の入射角度を、ウエッジ基板３の傾斜方向に応
じて変化させなければいけないため、ビームデフレクタ
等の偏向手法が必要になる。
【０１６６】上述したように透過型のホログラムの再生
を行うと、ウエッジ基板３により透過した参照光４及び
物体光５の進行方向が変化するので、ディテクターアレ
イ３３の位置を移動させなければならない。しかし、図
２８に示すようなコーナーキューブ群１２を用いた位相
共役再生を行えば、再生光１１は記録時と同じ参照光４
を用いることができ、ホログラム記録媒体１に対して入
射した物体光５と同じ方向に正確に無収差で物体光５を
再生することができる。
【０１６７】以上のように本発明に係るホログラム記録
再生装置２０及びホログラム記録再生方法は、ビームデ
フレクタなどの偏向手法を用いずに本発明に係るホログ
ラム記録媒体１にホログラムを多重記録及び／再生する
ことができる。また、ホログラムを再生する際には、コ
ーナーキューブ群１２を用いてホログラムの位相共役再
生を行うことができる。この際に、コーナーキューブ群
１２を加えるだけでビームデフレクタなどの角度偏向手
法を用いずとも角度多重記録及び／再生をすることがで
き、ホログラム記録再生装置２０の装置構成が簡単で省
スペースになるだけでなく、光学系の収差を除去するこ
とができる。
【０１６８】なお、本発明に係るホログラム記録再生装
置２０及びホログラム記録再生方法では、レーザ光とし
て平行光を用いることが必要であるが、空間を伝搬する
光は回折が生じるために、レーザ光の波面は厳密には平
面波ではないことが多い。レーザ光の強度は、通常ガウ
シアン分布をとるガウシアンビームであることが多い。
このガウシアンビームは、ビームウエストの位置では平
面波であるものの、その前後では波面が微少な曲率を持
つ。従って、ホログラムの再生時に位相不整合が生じ
て、回折効率が低下する。この影響を低減するために
は、コーナーキューブ３４又はコーナーキューブ群３５
を平面波である参照光４のビームウエストの位置に設置
すればよい。このとき、コーナーキューブ３４又はコー
ナーキューブ群３５による反射前後の対称性により波面
は補正されるので、上述した回折の影響も最小限に抑え
ることができる。
【０１６９】このように、コーナーキューブ３４又はコ
ーナーキューブ３５群を参照光のビームウエスト位置に
配設することで、位相不整合による回折効率の低下を避
けることができる。これは、一般的なの角度多重記録と
原理的には同じことであるが、本発明に係るホログラム
記録再生方法の特徴は、角度多重記録におけるレーザ光
を偏向させる手法をウエッジ形状の基板の回転によって
代替するところにある。
【０１７０】また、本発明に係るホログラム記録再生装
置２０及びホログラム記録再生方法は、平面波を参照光
４とする任意のホログラムの多重記録方法に適用可能で
あり、波長多重記録、ペリストロフィック多重記録、フ
ラクタル多重記録もしくはこれらの組み合わせによるホ
ログラムの多重記録方法が適用可能である。例えば、レ
ーザ光源を複数用いるか、波長可変なレーザ光源を用い
ることで、波長多重記録を組み合わせることができる。
また、また本発明に係るホログラム記録再生装置２０の
構成例に、さらに動径方向のビーム偏向手法を加えて、
さらに高い多重度のペリストロフィック多重記録を行う
ことも考えられる。上述したホログラムの多重記録方法
を単独でもしくは組み合わせて適用することによって、
ホログラムを記録する際の多重度が上がり、記録密度を
高めることができる。
【０１７１】また、シフト多重記録においては、平面の
ホログラム記録媒体に対して参照光として収束光もしく
は発散光を用いるが、本件はこれに対して、ホログラム
記録媒体１が回転平面に対して平行な第１の主面と、こ
の第１の主面に対して傾きを有する第２の主面を有し、
参照光４として平行光を用いる点に特徴がある。これ
は、角度多重記録の一種であるペリストロフィック多重
記録にも似ているが、本発明による方法では回転に伴
い、記録位置がずれるために空間的な多重も同時に行う
ことになる点に本発明の特徴がある。
【０１７２】これによって、ガルバノミラーやＡＯＤ及
びＥＯＤなどの角度偏向手法が不要となり、また、ホロ
グラムのシフト多重記録をする際のフォーカス位置の光
軸方向の制御も不要になる。したがって、ホログラム記
録再生装置２０の装置構成を単純化することができる。
【０１７３】また、本発明に係るホログラム記録再生装
置２０は、ホログラム記録媒体１の周面方向から物体光
５を照射する光学系２２の配置であってもかまわない。
これによって、ホログラム記録媒体１の記録領域を立体
的に用い体積型ホログラムとすることも可能である。な
お、この場合においては、ホログラム記録媒体１の第２
の構成例が好適である。
【０１７４】なお、位相共役再生を行うための参照光４
と位相共役なレーザ光を生じせしめるための方法として
は、四光波混合を用いるとしてもよい。この場合には、
入射する参照光４が正確に反転した位相共役光を発生さ
せることが可能である。
【０１７５】本発明に係るホログラム記録媒体１、ホロ
グラム記録再生装置２０及びホログラム記録再生方法
は、ホログラムメモリ，三次元ディスプレイ，光インタ
ーコネクション，相関演算器，ノベルティーフィルタな
どの光コンピューティングなど、多岐にわたり応用する
ことが可能である。
【０１７６】
【発明の効果】本発明に係るホログラム記録媒体は、回
転平面に対して平行な第１の主面と、この第１の主面に
対して傾きを有する第２の主面とを有することにより、
参照光及び／又は物体光のホログラム記録媒体に対する
入射角を、ホログラム記録媒体を回転させることにより
変化させて、ホログラムを多重記録することができる。
【０１７７】また、ホログラム記録媒体を回転させるだ
けで参照光の入射角度を変化させることができるので、
ホログラム記録再生装置の装置構成が簡略化でき、低コ
スト化を図ることができる。
【０１７８】また、参照光を反射させる際には、コーナ
ーキューブ又はコーナーキューブをアレイ状に配列した
コーナーキューブ群を１枚加えるだけの簡単な構成で、
位相共役再生を行うことができる。
【０１７９】これにより、光学系で発生した収差は完全
に補正されるので、高度に収差が補正された高価で大型
のレンズを用いる必要がなく、装置構成を簡略化でき、
安価に高品質の再生像が得られる。
【０１８０】また、本発明に係るホログラム記録再生装
置及びホログラム記録再生方法では、本発明に係るホロ
グラム記録媒体を用いることで、参照光及び／又は物体
光のホログラム記録媒体に対する入射角を、ホログラム
記録媒体を回転させることにより変化させて、ホログラ
ムを多重記録することができる。
【０１８１】また、ホログラム記録媒体を回転させるだ
けで参照光の入射角度を変化させることができるので、
ホログラム記録再生装置の装置構成が簡略化でき、低コ
スト化を図ることができる。
【０１８２】さらに、コーナーキューブ群を用いること
により、ホログラム記録媒体の回転により、ホログラム
記録媒体から再生する物体光の再生方向を固定できる。
このために、ホログラム記録再生装置における装置構成
が簡略化でき、より実用的なホログラムの再生が可能に
なる。
【０１８３】以上のように、本発明を用いることによっ
て、ホログラム記録再生装置の部品点数が削減できるた
め、小型化、小面積化、低コスト化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るホログラム記録層を有するホログ
ラム記録媒体に参照光及び物体光が入射する場合の一構
成例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明に係るホログラム記録層を有するホログ
ラム記録媒体の概略斜視図である。
【図３】本発明に係るホログラム記録層を有するホログ
ラム記録媒体に対して参照光及び物体光が入射する場合
の光路を示す概略垂直断面図である。
【図４】本発明に係るホログラム記録層を有するホログ
ラム記録媒体に対して参照光及び物体光が入射する場合
の光路を示す概略垂直断面図である。
【図５】本発明に係るホログラム記録層を有するホログ
ラム記録媒体に対して参照光及び物体光が入射する場合
の光路を示す概略垂直断面図である。
【図６】本発明に係るホログラム記録媒体が有するウエ
ッジ基板に対して参照光が入射する場合の概略垂直断面
図である。
【図７】本発明に係るホログラム記録媒体が有するウエ
ッジ基板の概略斜視図である。
【図８】本発明に係るホログラム記録媒体が有するウエ
ッジ基板に対して参照光が入射する場合の概略垂直断面
図である。
【図９】本発明に係るホログラム記録媒体が有するウエ
ッジ基板の回転による参照光の偏向角の変化を示すグラ
フである。
【図１０】本発明に係るホログラム記録媒体のトラック
構造の一例を示す概略図である。
【図１１】本発明に係るホログラム記録媒体のトラック
構造の一例を示す概略図である。
【図１２】本発明に係るホログラム記録媒体に対して参
照光及び物体光が入射する場合の一例を示す概略斜視図
である。
【図１３】本発明に係る反射層を有するホログラム記録
媒体に対して参照光及び物体光が入射する場合の光路を
示す概略斜視図である。
【図１４】本発明に係る反射層を有するホログラム記録
媒体に対して再生光を入射させ、物体光が再生される場
合の光路を示す概略斜視図である。
【図１５】本発明に係る反射層を有するホログラム記録
媒体に対して参照光及び物体光が入射する場合の光路を
示す概略斜視図である。
【図１６】本発明に係る反射層を有するホログラム記録
媒体に対して再生光を入射させ物体光が再生される場合
の光路を示す概略斜視図である。
【図１７】本発明に係るコーナーキューブ群を有するホ
ログラム記録媒体に対して参照光及び物体光が入射する
場合の光路を示す概略斜視図である。
【図１８】本発明に係るコーナーキューブ群を有するホ
ログラム記録媒体に対して再生光を入射させ物体光が再
生される場合の光路を示す概略斜視図である。
【図１９】本発明において用いられるコーナーキューブ
に対して入射されたレーザ光が反射する様子を示す概略
図である。
【図２０】本発明において用いられるコーナーキューブ
群の概略図である。
【図２１】本発明において用いられるコーナーキューブ
群に対して入射されたレーザ光が反射する様子を示す概
略図である。
【図２２】本発明に係るコーナーキューブ群を有するホ
ログラム記録媒体に対して参照光及び物体光が入射する
場合の光路を示す概略斜視図である。
【図２３】本発明に係るコーナーキューブ群を有するホ
ログラム記録媒体に対して再生光を入射させ物体光が再
生される場合の光路を示す概略斜視図である。
【図２４】本発明に係るホログラム記録媒体の変形例を
示す概略斜視図である。
【図２５】本発明に係るホログラム記録再生装置の構成
を示すブロック図である。
【図２６】本発明に係るホログラム記録再生装置の一構
成例を示す概略図である
【図２７】本発明に係るホログラム記録再生装置が有す
るコーナーキューブ群の概略図である。
【図２８】本発明に係るコーナーキューブ群を有するホ
ログラム記録再生装置が、ホログラム記録層を有するホ
ログラム記録媒体に対して参照光及び物体光を照射する
場合の光路を示す概略垂直断面図である。
【図２９】本発明に係るコーナーキューブ群を有するホ
ログラム記録再生装置が、ホログラム記録層を有するホ
ログラム記録媒体に対して参照光及び物体光を照射する
場合の光路を示す概略垂直断面図である。
【図３０】本発明に係るコーナーキューブ群を有するホ
ログラム記録再生装置が、ホログラム記録層を有するホ
ログラム記録媒体に対して参照光及び物体光を照射する
場合の光路を示す概略垂直断面図である。
【図３１】本発明に係るコーナーキューブ群を有するホ
ログラム記録再生装置の一構成例を示す概略図である
【図３２】本発明に係るミラーを有するホログラム記録
再生装置の一構成例を示す概略図である。
【図３３】従来のホログラム記録媒体に対してホログラ
ムのぺリストロフィック多重記録を行う場合を示す概略
斜視図である。
【符号の説明】
１ ホログラム記録媒体、２ ホログラム記録層、３
ウエッジ基板、４ 参照光、５ 物体光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H042 EA04 EA05 EA15 2K008 AA04 AA17 BB04 BB05 BB06 CC01 CC03 DD12 DD23 EE01 EE04 FF07 FF17 FF21 HH00 HH06 HH18 HH20 HH25 HH26 HH28 5D090 AA01 BB03 BB05 BB17 CC01 CC14 DD03 FF11 LL02

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転しながら参照光及び物体光を照射さ
    れることによって、情報信号が光の位相情報として記録
    されるホログラム記録媒体において、 回転平面に対して平行な第１の主面と、この第１の主面
    に対して傾きを有する第２の主面とを有し、 上記参照光及び物体光のうち少なくとも一方は上記第２
    の主面から照射され、照射された上記参照光及び物体光
    の少なくとも一部を透過させることができる透光性を有
    することを特徴とするホログラム記録媒体。
  2. 【請求項２】 上記回転平面に対して平行な上記第１の
    主面と、この第１の主面に対して傾きを有する上記第２
    の主面とを有し、上記参照光及び物体光のうち少なくと
    も一方は上記第２の主面から照射され、照射された上記
    参照光及び物体光の少なくとも一部を透過させることが
    できる透光性を有する基板と、 上記回転平面に対して平行に配設され、情報信号を光の
    位相情報として記録及び／又は再生する記録層とを備
    え、 上記記録層は、有機感光材料によって構成されてなるこ
    とを特徴とする請求項１記載のホログラム記録媒体。
  3. 【請求項３】 金属をドープしたフォトリフラクティブ
    結晶によって形成されてなることを特徴とする請求項１
    記載のホログラム記録媒体。
  4. 【請求項４】 上記金属は、Ｆｅ、Ｃｅ、Ｐｒ、又はＦ
    ｅとＭｎとの合金であることを特徴とする請求項３記載
    のホログラム記録媒体。
  5. 【請求項５】 上記フォトリフラクティブ結晶は、Ｌｉ
    ＮｂＯ３又はＬｉＴａＯ３であることを特徴とする請求
    項３記載のホログラム記録媒体。
  6. 【請求項６】 照射された上記参照光及び物体光を反射
    する反射層を、上記参照光及び物体光が照射される上記
    第２の主面に対して反対側の上記第１の主面側に配設す
    ることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録媒
    体。
  7. 【請求項７】 上記反射層は、コーナーキューブをアレ
    イ状に配列したコーナーキューブ群であることを特徴と
    する請求項６記載のホログラム記録媒体。
  8. 【請求項８】 ホログラム記録媒体に対して参照光及び
    物体光を照射することにより情報信号を光の位相情報と
    して記録及び／又は再生を行うホログラム記録再生装置
    において、 上記ホログラム記録媒体を回転させるための駆動系と、 上記参照光及び物体光を出力する光源を有し、回転平面
    に対して平行な第１の主面と上記第１の主面に対して傾
    きを有する第２の主面とを有し上記参照光及び物体光の
    うち少なくとも一方は上記第２の主面から照射され照射
    された上記参照光及び物体光の少なくとも一部を透過さ
    せることができる透光性を有するホログラム記録媒体に
    対して、上記参照光及び物体光を照射する光学系と、 上記駆動系及び上記光学系の制御を行う制御部とを有す
    ることを特徴とするホログラム記録再生装置。
  9. 【請求項９】 上記光学系は、照射された上記参照光を
    反射する反射部を備え、 上記ホログラム記録媒体を一度透過した上記参照光を、
    上記反射部を用いて位相共役光として上記ホログラム記
    録媒体へ反射し、情報信号を光の位相情報として再生を
    行うことを特徴とする請求項８記載のホログラム記録再
    生装置。
  10. 【請求項１０】 上記反射部は、コーナーキューブ又は
    コーナーキューブをアレイ状に配列したコーナーキュー
    ブ群であることを特徴とする請求項９記載のホログラム
    記録再生装置。
  11. 【請求項１１】 ホログラム記録媒体に対して参照光及
    び物体光を照射することにより情報信号を光の位相情報
    として記録及び／又は再生を行うホログラム記録再生方
    法において、 回転平面に対して平行な第１の主面と第１の主面に対し
    て傾きを有する第２の主面とを有し上記参照光及び物体
    光のうち少なくとも一方は上記第２の主面から照射され
    照射された上記参照光及び物体光の少なくとも一部を透
    過させることができる透光性を有するホログラム記録媒
    体を回転させ、上記参照光及び物体光を用いて上記ホロ
    グラム記録媒体に対して情報信号を光の位相情報として
    記録及び／又は再生を行うことを特徴とするホログラム
    記録再生方法。
  12. 【請求項１２】 上記ホログラム記録媒体を一度透過し
    た上記参照光を、ミラーを用いて反射させ、同一の光路
    を逆行させて位相共役光として上記ホログラム記録媒体
    に照射し、情報信号を光の位相情報として再生を行うこ
    とを特徴とする請求項１１記載のホログラム記録再生方
    法。
  13. 【請求項１３】 上記ホログラム記録媒体を一度透過し
    た上記参照光を、コーナーキューブ又はコーナーキュー
    ブをアレイ状に配列したコーナーキューブ群を用いて反
    射させ、同一の光路を逆行させて位相共役光として上記
    ホログラム記録媒体に照射し、情報信号を光の位相情報
    として再生を行うことを特徴とする請求項１１記載のホ
    ログラム記録再生方法。
  14. 【請求項１４】 上記コーナーキューブ又は上記コーナ
    ーキューブ群を、上記ホログラム記録媒体を一度透過し
    た上記参照光のビームウエストに配設することを特徴と
    する請求項１３記載のホログラム記録再生方法。
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