JP2004093910A - Holographic disk recording system, holographic disk medium and method for recording in holographic disk medium - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムに関し、より詳しくは、透過型ソース・ディスク上の情報をホログラフィック記録材料製のターゲット・ディスク上にホログラムの形で記録するためのホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムに関する。
本発明は更に、ホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムによって記録されたホログラフィック・ディスク媒体に関する。
本発明は更に、透過型ソース・ディスク上の情報をホログラフィック記録材料製のターゲット・ディスク上にホログラムの形で記録するための、ホログラフィック・ディスク媒体の記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホログラフィック記録媒体上にホログラムの形で情報を記録するホログラフィック記録技術においては、ホログラフィック記録媒体上の同一記録位置に、複数枚のホログラムを多重化して記録するということが行われている。情報を記録するためのホログラムは、データ・ページと呼ばれることもあり、従って複数枚のホログラムを多重化するということは、複数枚のデータ・ページを多重化することである。複数枚のデータ・ページを多重化するには、個々のデータ・ページを記録する際に使用する参照波ビームの特性を、各データ・ページごとに異ならせるようにすればよく、例えば、参照波ビームが記録媒体に入射するときの入射角を異ならせる、或いは、参照波ビームの波長を異ならせるなどの方法が用いられている。
【０００３】
記録しようとする情報を信号波ビームに乗せるための手段としては、液晶ディスプレイなどで構成した３次元的な光変調器（スペーシャル・ライト・モジュレータ：ＳＬＭ）が一般的に使用されている。また、多重化して記録した複数枚のホログラムのうちの所望の１枚のホログラム読出すには、そのホログラムを記録したときに使用した参照波ビームと同一特性の読取り用参照波ビームを照射することで、そのホログラムを再生し、そして、その再生したホログラムによって表されているデータ・ページを、２次元デテクタ・アレイを用いて読取るようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上に概説した従来のホログラフィック記録技術には、幾つかの短所が付随していた。先ず、データ・ページ１枚当たりの記録密度は、使用しているＳＬＭ及び２次元デテクタ・アレイが、どれほどまで小さなピクセル・サイズ及びピクセル・ピッチを提供できるかによって、その上限が決まってしまうため、より高い記録密度を達成しようとすると、同一記録位置に膨大な枚数のホログラムを多重化して記録しなければならなくなる。その多重化の方法として、どのような方法を用いるかによって、また、記録媒体上の隣り合う記録位置どうしの間の重なり量の大きさによって、１枚のホログラムが占有する記録媒体の部分領域の形状が異なったものとなり、また、記録媒体上の同一記録位置に多重化して記録することのできるホログラムの有効枚数も異なったものとなる。そしてそれらが異なることによって、その記録媒体上に記録した複数枚のホログラムの間で再生強度がばらついたり、同じホログラム内のピクセルの間で再生強度がばらついたりするおそれが生じている。これらの再生強度のばらつきは、データ読出しエラーの原因となるため、データ読出しエラーの発生率を所定レベル以下に抑えるためには、かなり複雑な再生強度補償技法を用いねばならない。また、記録媒体上の隣り合う記録位置どうしが重なり部分を持たないようにしたならば、記録位置どうしの間の記録媒体材料が有効利用されないために、ダイナミック・レンジが低下するという問題が発生してしまう。
【０００５】
更に、上述したホログラフィック記録技術を用いて製作したホログラフィック・メモリには、その複製の製造（レプリケーション）を高速で実行できるような適当な方法が、これまで存在していなかった。即ち、そのようなホログラフィック・メモリをターゲット・ディスク上にコピーするには、ターゲット・ディスク上の各々の記録位置ごとに、その記録位置に多重化して記録すべき複数のホログラムを１枚ずつ記録して行く工程が必要とされていた。また、ターゲット・ディスク上の同一記録位置に多重化して記録する複数枚のホログラムの間で再生強度を一様化するためには、各々の記録位置ごとに、複雑な露光工程を反復して実行しなければならなかった。
【０００６】
更に、従来のホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムでは、ホログラムの記録を行った後に、ホログラフィック・ディスク媒体が収縮するということに対して、何ら考慮がなされていなかった。即ち、記録及び再生のいずれにおいても、ビームをディスク媒体の表面へ垂直に照射しさえすれば、ホログラムによる回折光が、常に同一方向へ出射することを前提としていた。しかしながら実際には、ホログラフィック記録媒体に用いるフォトポリマーは、ホログラムを記録した後に幾分かの収縮を生じる。そしてそれによって、再生信号ビームの出射方向が、本来の方向から数度ほど偏向することがある。この場合、再生装置の光学系を傾けて、その収縮の影響を補償しないと、再生画像の一部が失われたり、再生画像に歪みが発生するおそれがある。また、再生装置の光学系を傾けることは、必ずしも常に可能であるとは限らず、例えば、再生装置の光学系に、開口数の大きなレンズを使用している場合には、そのレンズがディスク表面に非常に近接して位置しているため、光学系を傾けることは困難である。また、複数枚のホログラムを多重化して記録してある場合には、夫々のホログラムに対する収縮の影響が、個々のホログラムごとに異なるために、それを補償することが更に困難になる。また、収縮の影響を補償するという面倒な作業を再生装置の側で行うようにすると、消費者に大量販売する装置である再生装置の、その複雑度が増大し、コストが上昇するという不都合を生じることになる。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑み成されたものであり、本発明の目的は、簡明で安価な構成によって、上述した従来のホログラフィック記録技術に付随していた短所を克服できるようにした、ホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムを提供することにある。
【０００８】
また、本発明の更なる目的は、ホログラフィック記録媒体の収縮の影響を、ホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムによって記録を行うプロセスの中で補償することができるようにして、再生装置の側では補償を不要とすることにある。
【０００９】
また、本発明の更なる目的は、上述した種類のホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムにおいて、ホログラフィック・レコーディングに用いる参照波ビーム及び／または信号波ビームに対して、簡明な手段で、そのビームの偏光状態や強度分布の調整を施して、所望の露光特性が得られるようにすることにある。
【００１０】
また、本発明の更なる目的は、上述した種類のホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムにおいて、簡明で安価な構成によって、参照波ビームの入射角変更によるホログラム多重化を可能にすることにある。
【００１１】
また、本発明の更なる目的は、上述した種類のホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムにおいて、振幅変調記録方式で作製したソース・ディスクのレプリケーションと、位相変調記録方式で作製したソース・ディスクのレプリケーションとのいずれにも対応することのできる、汎用性を備えたシステムを提供することにある。
【００１２】
また、本発明の更なる目的は、かかるホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムによって記録されたホログラフィック・ディスク媒体を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の更なる目的は、簡明で安価な方式によって、上述した従来のホログラフィック記録技術に付随していた短所を克服できるようにした、ホログラフィック・ディスク媒体への記録方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明にかかるホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムは、透過型ソース・ディスク上の情報をホログラフィック記録材料製のターゲット・ディスク上にホログラムの形で記録するためのホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムにおいて、前記ソース・ディスクと前記ターゲット・ディスクとを、実質的に互いに同心的な位置関係に支持するディスク支持手段と、平行光束化したコヒーレント光から成る平面波ビームを発生する平面波ビーム発生手段と、前記平面波ビーム発生手段により発生された平面波ビームを、信号波ビームとして用いる第１ビームと参照波ビームとして用いる第２ビームとに分割するビーム・スプリッタと、前記第１ビームを、前記ソース・ディスクを通過させて前記ターゲット・ディスクの一方の面へ入射させるように導き、前記第２ビームを、前記ソース・ディスクを通過させることなく前記ターゲット・ディスクの他方の面へ入射させるように導く光学系とを備え、前記光学系が、前記第２ビームを、実質的に円筒対称性を有し発散または収束する参照波ビームに整形する参照波ビーム用ビーム・シェイパーを備えており、前記光学系が、前記参照波ビーム用ビーム・シェイパーにより整形された参照波ビームを、該参照波ビームのビーム軸心を前記ターゲット・ディスクの軸心に実質的に一致させて、且つ、前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域を照射するようにして、前記ターゲット・ディスクへ入射させるように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明にかかるホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムによれば、ターゲット・ディスクの有効記録領域の全域において、入射する参照波ビームの光特性を高度に一様化することができるため、ワン・ステップのレコーディング・プロセスによって、ターゲット・ディスクの有効記録領域の全域にホログラムを記録することができ、また、記録したホログラムを再生する際の、複数枚のホログラムの間での再生強度のばらつき、並びに、同じホログラム内のピクセルの間での再生強度のばらつきが発生するおそれを、非常に小さく抑えることができることから、複雑な再生強度補償技術を用いる必要がない。
【００１６】
また、前記光学系が、前記第１ビームを、実質的に円筒対称性を有し発散または収束する信号波ビームに整形する信号波ビーム用ビーム・シェイパーを備えており、前記光学系が、前記信号波ビーム用ビーム・シェイパーにより整形された信号波ビームを、そのビーム軸心を前記ソース・ディスクの軸心及び前記ターゲット・ディスクの軸心に実質的に一致させて、前記ソース・ディスクを通過させて前記ターゲット・ディスクへ入射させるように構成すれば、ホログラフィック記録媒体の収縮の影響を、ホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムによって記録を行うプロセスの中で補償することができるため、再生装置の側では補償を不要とすることができる。
【００１７】
また、本発明にかかるホログラフィック・ディスク媒体は、少なくとも１枚のホログラムが記録されており、該ホログラムは、該ホログラフィック・ディスク媒体の有効記録領域の略々全域に亘って記録されており、コヒーレント光を実質的に円筒対称性を有し発散または収束するビームに整形した読取り用参照波ビームを、該読取り用参照波ビームのビーム軸心を該ホログラフィック・ディスク媒体の軸心に実質的に一致させて、且つ、該ホログラフィック・ディスク媒体の有効記録領域の略々全域を照射するようにして、該ホログラフィック・ディスク媒体へ入射させることによってホログラムの再生が行われるようにしてあることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明にかかるホログラフィック・ディスク媒体の記録方法は、透過型ソース・ディスク上の情報をホログラフィック記録材料製のターゲット・ディスク上にホログラムの形で記録するための、ホログラフィック・ディスク媒体の記録方法において、（ａ）前記ソース・ディスクと前記ターゲット・ディスクとを、実質的に互いに同心的な位置関係に支持し、（ｂ）平行光束化したコヒーレント光から成る平面波ビームを、信号波ビームとして用いる第１ビームと参照波ビームとして用いる第２ビームとに分割し、（ｃ）前記第１ビームを、実質的に円筒対称性を有するビームに整形し、（ｄ）実質的に円筒対称性を有するビームに整形した前記第１ビームを、前記ソース・ディスクを通過させることにより、前記ソース・ディスク上の情報によって変調された信号波ビームを生成し、（ｅ）前記第２ビームを、実質的に円筒対称性を有し発散または収束する参照波ビームに整形し、（ｆ）前記信号波ビームと前記参照波ビームとを、それらビームのビーム軸心を前記ターゲット・ディスクの軸心に実質的に一致させて、且つ、前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域を照射するようにして、前記ターゲット・ディスクへ入射させ、それによって、前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域に亘って１つのホログラムが記録されるようにすることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の好適な実施の形態にかかるホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムの模式図、図２はコニカル・ビーム・シェイパーの第１の具体例である円錐形凸面ミラーを示した図、図３はコニカル・ビーム・シェイパーの第２の具体例である円錐形プリズムを示した図、図４はコニカル・ビーム・シェイパーの第３の具体例である逆円錐形プリズムを示した図、図５はスフェリカル・ビーム・シェイパーの第１の具体例であるパラボラ凸面ミラーを示した図、図６はスフェリカル・ビーム・シェイパーの第２の具体例である凸レンズを示した図、図７はスフェリカル・ビーム・シェイパーの第３の具体例である凹レンズを示した図である。
【００２０】
図１に模式図で示した、本発明の好適な実施の形態にかかるホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムは、透過型ソース・ディスク５０上の情報を、ホログラフィック記録材料製のターゲット・ディスク６０上に、ホログラムの形で記録するためのシステムであり、ソース・ディスク５０とターゲット・ディスク６０とを、実質的に互いに同心的な位置関係に支持するディスク支持手段（不図示）を備えている。また、このシステムは、平行光束化したコヒーレント光から成る平面波ビームを発生する平面波ビーム発生手段１０を備えており、この平面波ビーム発生手段１０は、例えばレーザ装置などのコヒーレント光源とコリメータレンズとで構成することができる。
【００２１】
平面波ビーム発生手段１０により発生された平面波ビームは、ビーム・スプリッタ２０によって２本のビーム２３、２６に分割され、一方のビーム（第１ビーム）２３は信号波ビームとして用いられ、他方のビーム（第２ビーム）２６は参照波ビームとして用いられる。信号波ビーム２３は、続いて信号波ビーム径拡大用ビーム・エキスパンダ３０によって、そのビーム径が露光に適した大きさに拡大され、より詳しくは、ソース・ディスク５０の有効記録領域の略々全域を通過して、ターゲット・ディスク６０の有効記録領域の略々全域を照射できる大きさのビーム径に拡大される。
【００２２】
ビーム径が拡大された信号波ビーム２３は、続いて信号波ビーム調整用光学部材４０を通過する。信号波ビーム調整用光学部材４０は、信号波ビーム２３の光特性に精密調整を施すことが必要な場合に設けられるものであり、この信号波ビーム調整用光学部材４０としては、例えば、偏光板、フィルタ、減光板などが用いられる。例えば、信号波ビーム２３がターゲット・ディスク６０に入射する際に、この信号波ビーム２３の光がターゲット・ディスク６０の径方向に偏光しているようにすることが望まれる場合には、信号波ビーム調整用光学部材４０として円対称偏光板を使用すればよい。また、信号波ビーム２３がターゲット・ディスク６０に入射する際に、この信号波ビーム２３の光がターゲット・ディスク６０の有効記録領域の略々全域において略々一様な光強度を有しているようにすることが望まれる場合には、信号波ビーム調整用光学部材４０として、通過する光ビームの強度分布を補正するように特別に設計したニュートラル・デンシティ・フィルタを使用して、信号波ビーム２３に光強度一様化のための減光を施すようにすればよい。
【００２３】
光特性に精密調整が施された信号波ビーム２３は、続いて、信号波ビーム用ビーム・シェイパー４５へ入射する。この信号波ビーム用ビーム・シェイパー４５としては、コニカル・ビーム・シェイパー、或いは、スフェリカル・ビーム・シェイパーが用いられる。
【００２４】
コニカル・ビーム・シェイパーは、入射してくる平行光束の平面波ビームを、ビーム軸心を通りビーム軸心に対して実質的に同一の傾斜角を成す直線に沿って進行する光線から成る実質的に円筒対称性を有する円錐形ビームに整形するための光学部材である。コニカル・ビーム・シェイパーとして使用することのできる光学部材には、様々な種類のものがある。図２〜図４に、そのような光学部材の３つの好適な具体例を示した。図２に示した具体例は、円錐形凸面ミラー１２０であり、その実際の３次元形状は円錐形であるが、図には側面図を示したため三角形で表されている。平行光束のビーム１１０を円錐形凸面ミラー１２０の軸心に平行に入射させると、その鏡面で反射して、この円錐形凸面ミラー１２０の径方向の全ての方向へ、この円錐形ミラー１２０の軸心に対して実質的に同一の傾斜角を成す直線に沿って進行する光線から成る実質的に円筒対称性を有する出射光ビーム１５０Ａが得られる。図３に示した具体例は円錐形プリズム１３０であり、図４に示した具体例は逆円錐形プリズム１４０である。これらプリズム１３０、１４０でも、その寸法を適切に設計することにより、それらを通過して出射する出射光ビーム１５０Ｂ、１５０Ｃを、円錐形凸面ミラー１２０から出射する出射光ビーム１５０Ａと同様に、ビーム軸心を通りビーム軸心に対して実質的に同一の傾斜角を成す直線に沿って進行する光線から成る実質的に円筒対称性を有する円錐形ビームに整形することができる。
【００２５】
スフェリカル・ビーム・シェイパーは、入射してくる平行光束の平面波ビームを、実質的にビーム軸心上の一点から放射するように進行する光線から成る実質的に円筒対称性を有する球面波ビームに整形するための光学部材である。スフェリカル・ビーム・シェイパーとして使用することのできる光学部材には、様々な種類のものがある。図５〜図７に、そのような光学部材の３つの好適な具体例を示した。図５に示した具体例は、パラボラ凸面ミラー２２０であり、回転放物面形状の凸面の鏡面を備えている。平行光束のビーム２１０をパラボラ凸面ミラー２２０の軸心に平行に入射させると、その鏡面で反射して、このパラボラ凸面ミラー２２０の径方向の全ての方向へ、実質的にこのパラボラ凸面ミラー２２０の軸心上の一点から放射するように進行する光線から成る実質的に円筒対称性を有する出射光ビーム２５０Ａが得られ、従って、実質的にビーム軸心上の一点から放射するように進行する光線から成る球面波ビームが得られる。図６に示した具体例は凸レンズ２３０であり、図７に示した具体例は凹レンズ２４０である。これらレンズ２３０、２４０でも、その寸法を適切に設計することによって、それらを通過して出射する出射光ビーム２５０Ｂ、２５０Ｃを、パラボラ凸面ミラー２２０から出射する出射光ビーム２５０Ａと同様に、実質的にビーム軸心上の一点から放射するように進行する光線から成る実質的に円筒対称性を有する球面波ビームに整形することができる。
【００２６】
円錐形ビームまたは球面波ビームに整形された信号波ビーム２３は、続いて透過型ソース・ディスク５０を通過する。信号波ビーム２３は、このソース・ディスク５０を通過する際に、その振幅及び／または位相が変調され、これによってターゲット・ディスク６０に記録すべき情報が信号波ビーム２３に乗せられる。こうして変調された信号波ビーム２３が、最終的に、ホログラフィック記録材料製のターゲット・ディスク６０の一方の面へ入射して、その有効記録領域の略々全域を照射する。また、この信号波ビーム２３のビーム軸心を、ソース・ディスク５０の軸心及びターゲット・ディスク６０の軸心に実質的に一致させて、この信号波ビーム２３をそれらディスク５０、６０に入射させるようにしており、これによって円対称性が確保されている。
【００２７】
一方、参照波ビーム２６は、このホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムの光学系に導かれて、ソース・ディスク５０を通過することなくターゲット・ディスク６０の他方の面へ入射して、その有効記録領域の略々全域を照射するようにしてある。より詳しくは、このホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムは、ミラー光学系１００によって、参照波ビーム２６をターゲット・ディスク６０の裏側へ導いている。そして、ターゲット・ディスク６０の裏側へ導かれた参照波ビーム２６は、参照波ビーム径拡大用ビーム・エキスパンダ９０によって、そのビーム径が露光に適した大きさに拡大され、より詳しくは、最終的にターゲット・ディスク６０の他方の面に入射したときに、ターゲット・ディスク６０の有効記録領域の略々全域を照射できる大きさのビーム径に拡大される。
【００２８】
ビーム径が拡大された参照波ビーム２６は、続いて参照波ビーム調整用光学部材８０を通過する。信号波ビーム２３の場合と同様に、参照波ビーム調整用光学部材８０も、参照波ビーム２６の光特性に精密調整を施すことが必要な場合に設けられるものであり、信号波ビーム調整用光学部材４０と同様の光学部材などが用いられる。
【００２９】
光特性に精密調整が施された参照波ビーム２６は、続いて参照波ビーム用ビーム・シェイパー７０へ入射する。この参照波ビーム用ビーム・シェイパー７０としては、信号波ビーム用ビーム・シェイパー４５の場合と同様に、コニカル・ビーム・シェイパー、或いは、スフェリカル・ビーム・シェイパーが用いられる。
【００３０】
既述のごとく、コニカル・ビーム・シェイパーは、入射してくる平行光束の平面波ビームを、ビーム軸心を通りビーム軸心に対して実質的に同一の傾斜角を成す直線に沿って進行する光線から成る実質的に円筒対称性を有する円錐形ビームに整形するための光学部材であり、図２〜図４に示した光学部材などを使用することができる。また、スフェリカル・ビーム・シェイパーは、入射してくる平行光束の平面波ビームを、実質的にビーム軸心上の一点から放射するように進行する光線から成る実質的に円筒対称性を有する球面波ビームに整形するための光学部材であり、図５〜図７に示した光学部材などを使用することができる。
【００３１】
円錐形ビームまたは球面波ビームに整形された参照波ビーム２６は、ターゲット・ディスク６０へ入射する。特に、この参照波ビーム２６のビーム軸心とターゲット・ディスク６０の軸心とを実質的に一致させて、この参照波ビーム２６をターゲット・ディスク６０に入射させるようにしており、これによって円対称性が確保されている。そして、ターゲット・ディスク６０へ、信号波ビーム２３と参照波ビーム２６とが入射することで、ソース・ディスク５０上の情報がホログラムの形でターゲット・ディスク６０に記録される。
【００３２】
参照波ビーム用ビーム・シェイパー７０として、スフェリカル・ビーム・シェイパーを使用する場合には、図示例のように、それを平行移動台７５上に取付けることで、ターゲット・ディスク６０からそのスフェリカル・ビーム・シェイパーまでの距離を変化させられるようにしておくのがよく、この距離を変化させることで、球面波ビームに整形された参照波ビームがターゲット・ディスク６０へ入射する際の球面度を異ならせることができ、従って、参照波ビームの光線がターゲット・ディスク６０の個々の位置へ入射する際の入射角（径方向に傾いた入射角）を変化させることができるため、これを利用して、角度多重方式（参照波ビームの入射角を異ならせて多重化する方式）でホログラムの多重記録を行うことができる。
【００３３】
また、信号波ビーム用ビーム・シェイパー４５と参照波ビーム用ビーム・シェイパー７０との両方を、コニカル・ビーム・シェイパーとすれば、それによって信号波ビーム及び参照波ビームが共に円錐形ビームに整形されるため、それを利用して、ターゲット・ディスク６０の収縮の影響を極めて容易に補償することができる。これが可能であるのは、信号波ビーム及び参照波ビームが、ターゲット・ディスク６０上の全ての位置へ同一の入射角（径方向にのみ傾斜した入射角）で入射する状態で、ターゲット・ディスク６０へのホログラムの記録が行なえるからである。ターゲット・ディスク６０の全体が一様に収縮する場合には、それによるホログラム格子の歪みのために、ブラッグ条件によって決定される再生信号波ビームの出射角が、記録時に入射させた信号波ビームの入射角に一致せず、幾分ずれることになる。この角度のずれの大きさは、記録時の信号波ビーム及び参照波ビームの入射角と、収縮率や屈折率などのターゲット・ディスクの材料特性とに基づいて、計算によって求めることができる。従って、記録時の信号波ビーム及び参照波ビームの位置及び角度と、ターゲット・ディスクの材料特性とから、記録時の信号波ビームの入射角（径方向に傾斜した入射角）として適当な角度を求めることができ、その求めた角度に入射角を合わせることで、記録時の信号波ビームの入射角から偏向した再生時の信号波ビームの射出角を、所望の方向（例えば、ディスクに垂直な方向）にすることができる。また、記録時の信号波ビームの入射角として適当な角度を求めたならば、その求めた角度に基づいて、信号波ビーム用ビーム・シェイパー４５による光線の偏向角をどれほどの大きさにすべきかを決定することができる。更に、記録時の参照波ビームの入射角として適当な角度、それに、再生時の参照波ビームの入射角として適当な角度も、信号波ビームの場合と同様にして求めることができ、その求めた角度に基づいて、参照波ビーム用ビーム・シェイパー７０を設計するようにすればよい。
【００３４】
尚、ホログラフィック・ディスクの材料として、殆ど収縮の小さな材料を使用する場合には、信号波ビーム用ビーム・シェイパー４５を省略して、信号波ビーム径拡大用ビーム・エキスパンダ３０によって整形された、実質的に円筒対称性を有する平行光束化された平面波ビームが、その形状のままでソース・ディスク５０へ入射するようにしてもよい。
【００３５】
また、参照波ビーム用ビーム・シェイパー７０として、コニカル・ビーム・シェイパーを使用する場合に、発生させた夫々の円錐形ビームがターゲット・ディスク６０へ入射する際の入射角が互いに異なるようにした複数のコニカル・ビーム・シェイパーを用意し、更に、それら複数のコニカル・ビーム・シェイパーのうちの１つを選択的に使用するためのコニカル・ビーム・シェイパー選択機構を備えるようにするのがよい。そして、それら複数のコニカル・ビーム・シェイパーを交換して使用するようにすれば、それによって、角度多重方式（参照波ビームの入射角を異ならせて多重化する方式）でホログラムの多重記録を行うことができる。またその場合に、必要とあらば、参照波ビーム調整用光学部材８０も、特性の異なるものを複数用意しておき、参照波ビームのための複数のコニカル・ビーム・シェイパーを交換することで、参照波ビームの円錐形状が変化するのに合わせて、それら参照波ビーム調整用光学部材８０も、そのときの参照波ビームの円錐形状に適したものに交換するような構成とするのもよい。
【００３６】
一方、参照波ビーム用ビーム・シェイパー７０として、スフェリカル・ビーム・シェイパーを使用する場合には、記録用の参照波ビームが球面波ビームとなるため、そのビームの光線がターゲット・ディスク６０へ入射する際の入射角（径方向に傾いた入射角）が、ターゲット・ディスク６０上における光線の入射点の径方向位置に応じて異なったものとなる。そのため、発生させる球面波ビームの焦点位置が互いに異なる複数のスフェリカル・ビーム・シェイパーを用意しておき、それら複数のスフェリカル・ビーム・シェイパーを交換して使用することによって、同一のターゲット・ディスク上に、角度多重方式で複数のホログラムを記録することができる。また、既述のごとく、平行移動台７５を移動させて、参照波ビーム用ビーム・シェイパー７０の、ターゲット・ディスク６０からの距離を変化させることでも、、同一のターゲット・ディスク上に、角度多重方式で複数のホログラムを記録することができる。
【００３７】
更に、参照波ビーム用ビーム・シェイパー７０として、スフェリカル・ビーム・シェイパーを使用する場合には、それによって記録したホログラフィック・ディスクを再生する再生装置が、読出し用参照波ビームの入射角を徐々に変化させることのできる機能を備えていなければならない。これは、そのホログラフィック・ディスク上に照射される読出し用参照波ビームの入射点の径方向位置が変化するのに合わせて、その読出し用参照波ビームの入射角を徐々に変化させることが必要になるからである。しかしながら、角度多重ホログラムの再生機能を有する再生装置であれば、元々、読出し用参照波ビームの入射角を変化させる機能を備えているため、このこと自体は大した問題ではない。むしろ、参照波ビーム用ビーム・シェイパー７０として、スフェリカル・ビーム・シェイパーを使用した場合には、ターゲット・ディスク６０の収縮の影響を補償することが困難になることの方が問題である。なぜならば、その場合には、記録用参照波ビームの個々の光線の入射角が、ホログラム・ディスク上における、その光線の入射点の径方向位置に応じて異なるため、その結果として、再生される信号波ビームの偏向角の大きさも、そのホログラム・ディスク上の、その再生信号波ビームの個々の光線の射出点の径方向位置に応じて異なるからである。この問題に対処するには、参照波ビームのビーム形状と、ディスクの材料特性とに基づいて、記録用信号波ビームの、最適なビーム形状を、計算によって求めるようにすればよい。これを行えば、信号波ビーム用ビーム・シェイパー４５として、スフェリカル・ビーム・シェイパーとコニカル・ビーム・シェイパーとのいずれを使用すれば、収縮を完全にまたは部分的に補償するのに効果的であるかを判断することができる。
【００３８】
以上に具体的な構造を提示したが、以上に提示した構造は、本発明の範囲を規定する限定事項ではなく、あくまでも本発明の実施の形態としての具体例を示したものであり、本発明はその他の様々な形態で実施し得るものである。例えば、上に提示した実施の形態では、信号波ビーム調整用光学部材４０及び参照波ビーム調整用光学部材８０は、信号波ビーム及び参照波ビームが、夫々にビーム径を拡大された後に入射する配置とされている。しかしながら、それらビーム調整用光学部材４０、８０が、例えば偏光板である場合には、得ようとする偏光状態の性質に応じて、ビームがそれらビーム調整用光学部材を通過した後にビーム径を拡大されるようにしてもよく、従って、それらビーム調整用光学部材４０、８０は、ビーム・エキスパンダの手前側と後方側とのどちらに配設するようにしてもよい。また、信号波ビーム調整用光学部材４０が、通過する光ビームの強度分布を補正するためのニュートラル・デンシティ・フィルタである場合には、それをソース・ディスク５０の手前側と後方側との、どちらに配設するようにしてもよい。また、図示例のレコーディング・システムは、レフレクション・レコーディング方式でホログラムの記録を行うための、参照波ビーム２６をターゲット・ディスク６０の裏側へ導く手段として、ビーム・スプリッタ２０及びミラー光学系１００を使用している。しかしながら、その他の光学部材を使用して、同等の機能がえら得るように、信号波ビームの光路及び参照波ビームの光路を画成することも可能である。また、図１の模式図は、ターゲット・ディスク６０へ入射する信号波ビーム及び参照波ビームが、発散する（ビーム径が拡大する）形状の円錐形ビームまたは球面波ビームとなるように、それらビームを整形するビーム・シェイパーを用いた場合を描いたものである。しかしながら、ターゲット・ディスク６０へ入射する信号波ビーム及び参照波が、収束する（ビーム径が縮小する）形状の円錐形ビームまたは球面波ビームとなるように、それらビームを整形するビーム・シェイパーを用いることも可能であり、更には、既述のごとく、信号波ビームは、平行光束のままでターゲット・ディスク６０へ入射させるような実施の形態もあり得る。また、平面波ビーム発生手段１０は、発生するコヒーレント光の波長が調節可能なものとしてもよく、そうすれば、その波長を変化させることによって、波長多重方式でホログラムを多重記録することができる。
【００３９】
信号波ビーム用ビーム・シェイパー４５と、参照波ビーム用ビーム・シェイパー７０とを共に使用する場合に、それら２つのビーム・シェイパーの種類の組合せには、様々なものがあり、また、信号波ビーム用ビーム・シェイパー４５は、使用しない場合もあり得る。ホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムに要求される条件に応じて、適当な種類のビーム・シェイパーを組合せればよく、また、使用するか否かを決定すればよい。例えば、既述のごとく、ターゲット・ディスク６０を形成しているホログラフィック媒体材料が、無視し得る程度の収縮しか生じないものであるならば、信号波ビーム用ビーム・シェイパー４５は不要である。また、参照波ビーム用ビーム・シェイパー７０としては、ビーム・シェイパーの交換をせずに角度多重方式でホログラムの多重記録を行いたい場合や、適当なコニカル・ビーム・シェイパーが入手できない場合などには、スフェリカル・ビーム・シェイパーを用いることになる。また、ホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムは、本来は、再生される信号波ビームの射出方向がディスクの表面に対して垂直になるようにすることを目指すものであるが、ディスクの収縮の影響を考慮した上で、再生される信号波ビームの射出方向が垂直以外の所望の方向となるように構成することも可能である。
【００４０】
ソース・ディスク５０としては、透過型の振幅マスクまたは位相マスクとして形成されたディスクを使用することができ、そのディスク上の情報の格納形態は様々なものとすることができる。例えば、少なくとも１本のスパイラル形状のトラック・パターンを形成する複数のピクセルによって情報が表されているようにしてもよく、この場合、それら複数のピクセルのエッジ間隔を、チャネル・モジュレーション・コードに従って決定するようにし、それによって、それらピクセルのエッジ間隔が、光ディスクのトラックを形成している複数のピットのエッジ間隔を読取るのと、同様の方式で読取られるようにしておけばよい。このソース・ディスク５０のトラック・パターンは、ホログラムの形でターゲット・ディスク６０に記録されるため、ターゲット・ディスク６０を形成するホログラフィック・ディスク媒体は、このソース・ディスク５０のトラック・パターンと同一特性のトラック・パターンを持つものとなる。従って、そのホログラフィック・ディスク媒体は、少なくとも１枚のホログラムが記録されたものであり、また、そのホログラムは、このホログラフィック・ディスク媒体の有効記録領域の略々全域に亘って記録されており、コヒーレント光を実質的に円筒対称性を有し発散または収束するビームに整形した読取り用参照波ビームを、その読取り用参照波ビームのビーム軸心をこのホログラフィック・ディスク媒体の軸心に実質的に一致させて、且つ、このホログラフィック・ディスク媒体の有効記録領域の略々全域を照射するようにして、このホログラフィック・ディスク媒体へ入射させることによってホログラムの再生が行われる。そして、このホログラフィック・ディスク媒体は、少なくとも１本のスパイラル形状のトラック・パターンを形成する複数のピクセルによって情報が表されており、それら複数のピクセルのエッジ間隔が、チャネル・モジュレーション・コードに従って決定されているものとなり、それによって、それらピクセルのエッジ間隔が、光ディスクのトラックを形成している複数のピットのエッジ間隔を読取るのと、同様の方式で読取られるものとなる。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明にかかる透過型ソース・ディスク上の情報をホログラフィック記録材料製のターゲット・ディスク上にホログラムの形で記録するためのホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムは、前記ソース・ディスクと前記ターゲット・ディスクとを、実質的に互いに同心的な位置関係に支持するディスク支持手段を備えている。また、平行光束化したコヒーレント光から成る平面波ビームを発生する平面波ビーム発生手段と、前記平面波ビーム発生手段により発生された平面波ビームを、信号波ビームとして用いる第１ビームと参照波ビームとして用いる第２ビームとに分割するビーム・スプリッタと、前記第１ビームを、前記ソース・ディスクを通過させて前記ターゲット・ディスクの一方の面へ入射させるように導き、前記第２ビームを、前記ソース・ディスクを通過させることなく前記ターゲット・ディスクの他方の面へ入射させるように導く光学系とを備えている。そして、前記光学系が、前記第２ビームを、実質的に円筒対称性を有し発散または収束する参照波ビームに整形する参照波ビーム用ビーム・シェイパーを備えており、前記光学系が、前記参照波ビーム用ビーム・シェイパーにより整形された参照波ビームを、該参照波ビームのビーム軸心を前記ターゲット・ディスクの軸心に実質的に一致させて、且つ、前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域を照射するようにして、前記ターゲット・ディスクへ入射させるように構成されている。
【００４２】
また、本発明にかかるホログラフィック・ディスク媒体の記録方法は、透過型ソース・ディスク上の情報をホログラフィック記録材料製のターゲット・ディスク上にホログラムの形で記録するための、ホログラフィック・ディスク媒体の記録方法であり、（ａ）前記ソース・ディスクと前記ターゲット・ディスクとを、実質的に互いに同心的な位置関係に支持し、（ｂ）平行光束化したコヒーレント光から成る平面波ビームを、信号波ビームとして用いる第１ビームと参照波ビームとして用いる第２ビームとに分割し、（ｃ）前記第１ビームを、実質的に円筒対称性を有するビームに整形し、（ｄ）実質的に円筒対称性を有するビームに整形した前記第１ビームを、前記ソース・ディスクを通過させることにより、前記ソース・ディスク上の情報によって変調された信号波ビームを生成し、（ｅ）前記第２ビームを、実質的に円筒対称性を有し発散または収束する参照波ビームに整形し、（ｆ）前記信号波ビームと前記参照波ビームとを、それらビームのビーム軸心を前記ターゲット・ディスクの軸心に実質的に一致させて、且つ、前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域を照射するようにして、前記ターゲット・ディスクへ入射させ、それによって、前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域に亘って１つのホログラムが記録されるようにしている。
【００４３】
従って、本発明にかかるレコーディング・システムないし記録方法によれば、ターゲット・ディスクの有効記録領域の全域において、入射する参照波ビームの光特性を高度に一様化することができるため、ワン・ステップのレコーディング・プロセスによって、ターゲット・ディスクの有効記録領域の全域にホログラムを記録することができ、また、記録したホログラムを再生する際の、複数枚のホログラムの間での再生強度のばらつき、並びに、同じホログラム内のピクセルの間での再生強度のばらつきが発生するおそれを、非常に小さく抑えることができることから、複雑な再生強度補償技術を用いる必要がなく、簡明な方法でホログラムを良好に再生することができる。
【００４４】
また、前記光学系が、前記第１ビームを、実質的に円筒対称性を有し発散または収束する信号波ビームに整形する信号波ビーム用ビーム・シェイパーを備えているようにし、更に、前記光学系が、前記信号波ビーム用ビーム・シェイパーにより整形された信号波ビームを、そのビーム軸心を前記ソース・ディスクの軸心及び前記ターゲット・ディスクの軸心に実質的に一致させて、前記ソース・ディスクを通過させて前記ターゲット・ディスクへ入射させるようにすれば、ホログラフィック記録媒体の収縮の影響を、ホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムによって記録を行うプロセスの中で補償することができるため、再生装置の側では補償を不要とすることができる。
【００４５】
また、本発明によれば、記録用の参照波ビームが、円対称性を有するものであるため、媒体ディスクを回転させながら、ホログラムを局所的に読出すことができ、その読出しの際に使用する参照波ビームは、そのビームの光線が一定の入射角を有するものとすることもでき、また、そのビームの光線の入射角が、その入射点の径方向位置に応じて徐々に変化するものとすることもできる。
【００４６】
また、本発明によれば、ホログラフィック・レコーディングに用いる参照波ビーム及び／または信号波ビームに対して、簡明な手段で、そのビームの偏光状態や強度分布の調整を施して、所望の露光特性が得ることができる。
【００４７】
また、本発明によれば、簡明で安価な構成によって、参照波ビームの入射角変更によるホログラム多重化が可能であり、これは、参照波ビーム用ビーム・シェイパーの交換によっても、また、参照波ビーム用ビーム・シェイパーを平行移動させることによっても行うことができる。
【００４８】
また、本発明によれば、振幅変調記録方式で作製したソース・ディスクのレプリケーションと、位相変調記録方式で作製したソース・ディスクのレプリケーションとのいずれにも対応することのできる、汎用性を備えたホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施の形態にかかるホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムの模式図である。
【図２】コニカル・ビーム・シェイパーの第１の具体例である円錐形凸面ミラーを示した図である。
【図３】コニカル・ビーム・シェイパーの第２の具体例である円錐形プリズムを示した図である。
【図４】コニカル・ビーム・シェイパーの第３の具体例である逆円錐形プリズムを示した図である。
【図５】スフェリカル・ビーム・シェイパーの第１の具体例であるパラボラ凸面ミラーを示した図である。
【図６】スフェリカル・ビーム・シェイパーの第２の具体例である凸レンズを示した図である。
【図７】スフェリカル・ビーム・シェイパーの第３の具体例である凹レンズを示した図である。
【符号の説明】
１０……平面波ビーム発生手段、２０……ビーム・スプリッタ、２３……信号波ビーム、２６……参照波ビーム、３０……信号波ビーム径拡大用ビーム・エキスパンダ、４０……信号波ビーム調整用光学部材、４５……信号波ビーム用ビーム・シェイパー、５０……ソース・ディスク、６０……ターゲット・ディスク、７０……参照波ビーム用ビーム・シェイパー、７５……平行移動台、８０……参照波ビーム調整用光学部材、９０……参照波ビーム径拡大用ビーム・エキスパンダ、１００……ミラー光学系。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a holographic disk recording system, and more particularly to a holographic disk for recording information on a transmission type source disk in a hologram on a holographic recording material target disk. -Regarding a recording system.
The invention further relates to a holographic disk medium recorded by a holographic disk recording system.
The invention further relates to a method for recording a holographic disk medium for recording information on a transmissive source disk in the form of a hologram on a target disk made of a holographic recording material.
[0002]
[Prior art]
In a holographic recording technique for recording information in the form of a hologram on a holographic recording medium, a plurality of holograms are multiplexed and recorded at the same recording position on the holographic recording medium. A hologram for recording information is sometimes called a data page, and thus multiplexing a plurality of holograms means multiplexing a plurality of data pages. In order to multiplex a plurality of data pages, the characteristics of a reference wave beam used when recording each data page may be made different for each data page. A method is used in which the angle of incidence when the beam is incident on the recording medium is different, or the wavelength of the reference wave beam is different.
[0003]
As a means for putting information to be recorded on a signal wave beam, a three-dimensional light modulator (spatial light modulator: SLM) composed of a liquid crystal display or the like is generally used. In order to read out a desired one of the multiplexed and recorded holograms, it is necessary to irradiate a read reference wave beam having the same characteristics as the reference wave beam used when recording the hologram. Reproduces the hologram, and reads the data page represented by the reproduced hologram using a two-dimensional detector array.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional holographic recording techniques outlined above have several disadvantages. First, the recording density per data page is limited by how small the pixel size and pixel pitch the SLM and two-dimensional detector array used can provide. In order to achieve a higher recording density, a huge number of holograms must be multiplexed and recorded at the same recording position. Depending on what multiplexing method is used and the amount of overlap between adjacent recording positions on the recording medium, the partial area of the recording medium occupied by one hologram is determined. The shapes are different, and the effective number of holograms that can be multiplexed and recorded at the same recording position on the recording medium is also different. When they differ, the reproduction intensity may vary between a plurality of holograms recorded on the recording medium or the reproduction intensity may vary between pixels in the same hologram. These variations in reproduction intensity cause data read errors, and to suppress the occurrence rate of data read errors to a predetermined level or less, a fairly complicated reproduction intensity compensation technique must be used. In addition, if adjacent recording positions on the recording medium do not have overlapping portions, the recording medium material between the recording positions is not effectively used, and the dynamic range is reduced. Would.
[0005]
Furthermore, there has been no suitable method for a holographic memory manufactured using the above-described holographic recording technology, so that the replication can be performed at a high speed. That is, in order to copy such a holographic memory onto a target disk, a plurality of holograms to be multiplexed and recorded at the respective recording positions are recorded one by one at each recording position on the target disk. The process of going was needed. In addition, in order to make the reproduction intensity uniform among a plurality of holograms multiplexed and recorded at the same recording position on the target disk, a complicated exposure process is repeatedly performed for each recording position. I had to.
[0006]
Further, in the conventional holographic disk recording system, no consideration is given to the fact that the holographic disk medium shrinks after recording the hologram. In other words, in both recording and reproduction, it is assumed that as long as the beam is irradiated perpendicularly to the surface of the disk medium, the diffracted light by the hologram will always be emitted in the same direction. However, in practice, the photopolymer used for the holographic recording medium undergoes some shrinkage after recording the hologram. As a result, the emission direction of the reproduction signal beam may be deflected by several degrees from the original direction. In this case, unless the effect of the contraction is compensated by tilting the optical system of the reproducing apparatus, a part of the reproduced image may be lost or the reproduced image may be distorted. In addition, it is not always possible to tilt the optical system of the reproducing apparatus. For example, when a lens having a large numerical aperture is used for the optical system of the reproducing apparatus, the lens may be placed on the disk surface. , It is difficult to tilt the optical system. When a plurality of holograms are multiplexed and recorded, the effect of shrinkage on each hologram differs for each hologram, making it even more difficult to compensate for it. Further, if the reproducing apparatus performs the troublesome work of compensating for the influence of shrinkage, the complexity of the reproducing apparatus, which is a device sold in large quantities to consumers, increases, and the disadvantage that the cost increases. Will happen.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to overcome the above-mentioned disadvantages associated with the conventional holographic recording technology with a simple and inexpensive configuration.・ To provide a disk recording system.
[0008]
It is a further object of the present invention to allow the effects of shrinkage of the holographic recording medium to be compensated for in the process of recording by the holographic disk recording system, so that on the playback device side That is, no compensation is required.
[0009]
It is a further object of the present invention to provide a holographic disc recording system of the type described above which uses a simple means for the reference and / or signal wave beams used for holographic recording. Of the polarization state and the intensity distribution of the liquid crystal to obtain desired exposure characteristics.
[0010]
It is a further object of the present invention to enable holographic multiplexing by changing the incident angle of the reference wave beam with a simple and inexpensive configuration in a holographic disk recording system of the type described above.
[0011]
It is a further object of the present invention to provide a holographic disk recording system of the type described above which replicates a source disk produced by an amplitude modulation recording method and a replication of a source disk produced by a phase modulation recording method. It is an object of the present invention to provide a versatile system that can cope with any of the above.
[0012]
It is a further object of the present invention to provide a holographic disk medium recorded by such a holographic disk recording system.
[0013]
It is a further object of the present invention to provide a method for recording on a holographic disk medium which can overcome the disadvantages associated with the above-mentioned conventional holographic recording technology in a simple and inexpensive manner. It is in.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a holographic disk recording system according to the present invention is provided for recording information on a transmission-type source disk in the form of a hologram on a holographic recording material target disk. In a holographic disk recording system, a disk support means for supporting the source disk and the target disk in a substantially concentric positional relationship with each other, and a plane wave beam comprising coherent light which has been converted into a parallel light beam. A plane wave beam generating means for generating, a beam splitter for splitting the plane wave beam generated by the plane wave beam generating means into a first beam used as a signal wave beam and a second beam used as a reference wave beam; Beam and source disk An optical system for guiding the second beam to enter the other surface of the target disk without passing through the source disk. Wherein the optical system comprises a reference beam beam shaper for shaping the second beam into a reference beam beam having substantially cylindrical symmetry and diverging or converging, the optical system comprising: The reference wave beam shaped by the reference wave beam shaper is used to make the beam axis of the reference wave beam substantially coincide with the axis of the target disk, and to effectively record the target disk. The apparatus is characterized in that it is configured to irradiate substantially the entire area and to make the light enter the target disk.
[0015]
According to the holographic disk recording system of the present invention, the optical characteristics of the incident reference wave beam can be highly uniformized over the entire effective recording area of the target disk. By the recording process, a hologram can be recorded over the entire effective recording area of the target disk, and when reproducing the recorded hologram, variations in reproduction intensity among a plurality of holograms, and Since the possibility that the reproduction intensity varies between the pixels in the same hologram can be extremely small, it is not necessary to use a complicated reproduction intensity compensation technique.
[0016]
Further, the optical system includes a signal beam beam beam shaper for shaping the first beam into a signal wave beam having substantially cylindrical symmetry and diverging or converging, and the optical system includes: The signal wave beam shaped by the signal beam beam shaper passes through the source disk with its beam axis substantially coincident with the axis of the source disk and the axis of the target disk. If the holographic recording medium is configured to be incident on the target disk, the effect of shrinkage of the holographic recording medium can be compensated in the process of recording by the holographic disk recording system. Can eliminate the need for compensation.
[0017]
The holographic disk medium according to the present invention has at least one hologram recorded thereon, and the hologram is recorded over substantially the entire effective recording area of the holographic disk medium. A read reference wave beam obtained by shaping the coherent light into a beam having substantially cylindrical symmetry and diverging or converging is formed by setting the beam axis of the read reference wave beam substantially to the axis of the holographic disk medium. And irradiate substantially the entire effective recording area of the holographic disk medium so that the hologram is reproduced by being incident on the holographic disk medium. It is characterized by.
[0018]
The recording method of a holographic disk medium according to the present invention is a holographic disk medium for recording information on a transmission type source disk in a hologram form on a target disk made of a holographic recording material. (A) supporting the source disk and the target disk in a substantially concentric positional relationship with each other, and (b) converting a plane wave beam composed of coherent light into a parallel light beam into a signal wave. Splitting into a first beam used as a beam and a second beam used as a reference beam, (c) shaping the first beam into a beam having substantially cylindrical symmetry, and (d) substantially cylindrically symmetric. Passing the first beam, which has been shaped into a beam having a characteristic, through the source disk, Generating a signal wave beam modulated by information; (e) shaping the second beam into a divergent or converging reference wave beam having substantially cylindrical symmetry; and (f) forming the signal wave beam and the A reference wave beam, with the beam axis of the beams substantially coincident with the axis of the target disk, and irradiating substantially the entire effective recording area of the target disk, The hologram is made to enter a target disk, whereby one hologram is recorded over substantially the entire effective recording area of the target disk.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram of a holographic disk recording system according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a conical convex mirror which is a first specific example of a conical beam shaper, FIG. 3 is a diagram illustrating a conical prism that is a second specific example of the conical beam shaper, and FIG. 4 is a diagram illustrating an inverted conical prism that is a third specific example of the conical beam shaper. 5 is a diagram showing a parabolic convex mirror which is a first specific example of the spherical beam shaper, FIG. 6 is a diagram showing a convex lens which is a second specific example of the spherical beam shaper, and FIG. 7 is a spherical lens shaper. FIG. 11 is a diagram illustrating a concave lens that is a third specific example of the beam shaper.
[0020]
A holographic disk recording system according to a preferred embodiment of the present invention, shown schematically in FIG. 1, uses a holographic recording material target disk 60 to transfer information on a
[0021]
The plane wave beam generated by the plane wave beam generating means 10 is split into two
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
A conical beam shaper consists of a plane wave beam of an incoming collimated beam consisting essentially of light rays traveling along a straight line passing through the beam axis and forming substantially the same angle of inclination with respect to the beam axis. It is an optical member for shaping into a conical beam having cylindrical symmetry. There are various types of optical members that can be used as a conical beam shaper. 2 to 4 show three preferred specific examples of such an optical member. The concrete example shown in FIG. 2 is a conical
[0025]
The spherical beam shaper shapes an incoming collimated plane-wave beam into a spherical-wave beam with substantially cylindrical symmetry, consisting of light rays that travel to radiate from a point substantially on the beam axis. It is an optical member for performing. There are various types of optical members that can be used as a spherical beam shaper. 5 to 7 show three preferable specific examples of such an optical member. The specific example shown in FIG. 5 is a parabolic
[0026]
The
[0027]
On the other hand, the
[0028]
The
[0029]
The
[0030]
As described above, the conical beam shaper is a device that converts an incident plane wave beam of a parallel light beam along a straight line that passes through the beam axis and has substantially the same inclination angle with respect to the beam axis. This is an optical member for shaping the beam into a conical beam having substantially cylindrical symmetry, and the optical member shown in FIGS. 2 to 4 can be used. Further, the spherical beam shaper is a spherical wave beam having substantially cylindrical symmetry composed of light rays that travel so as to radiate an incident parallel wave beam of a plane wave beam substantially from one point on the beam axis. It is an optical member for shaping the optical member, and the optical members shown in FIGS. 5 to 7 can be used.
[0031]
The
[0032]
When a spherical beam shaper is used as the
[0033]
If both the signal
[0034]
When a holographic disk is made of a material having a small shrinkage, the holographic disk is shaped by the
[0035]
When a conical beam shaper is used as the
[0036]
On the other hand, when a spherical beam shaper is used as the
[0037]
Further, when a spherical beam shaper is used as the
[0038]
Although the specific structure has been presented above, the structure presented above is not a limitation that defines the scope of the present invention, but is merely a specific example as an embodiment of the present invention. Can be implemented in various other forms. For example, in the embodiment presented above, the signal wave beam adjusting
[0039]
When the
[0040]
As the
[0041]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, a holographic disk recording system for recording information on a transmission source disk according to the present invention in the form of a hologram on a target disk made of a holographic recording material is disclosed. Disk support means for supporting the source disk and the target disk in a substantially concentric positional relationship with each other. Further, a plane wave beam generating means for generating a plane wave beam composed of coherent light converted into a parallel light beam, and a second beam using the plane wave beam generated by the plane wave beam generating means as a signal wave beam and a reference wave beam A beam splitter for splitting the first beam through the source disk and impinging on one surface of the target disk, and directing the second beam through the source disk. An optical system for guiding the light to enter the other surface of the target disk without passing through the target disk. The optical system further includes a reference beam beam shaper for shaping the second beam into a reference beam beam having substantially cylindrical symmetry and diverging or converging, and the optical system includes: A reference wave beam shaped by a reference beam beam shaper is used, and a beam axis of the reference wave beam substantially coincides with an axis of the target disk, and an effective recording area of the target disk. Irradiates substantially the entire area of the target disk so as to be incident on the target disk.
[0042]
The recording method of a holographic disk medium according to the present invention is a holographic disk medium for recording information on a transmission type source disk in a hologram form on a target disk made of a holographic recording material. (A) supporting the source disk and the target disk in a substantially concentric positional relationship with each other, and (b) transmitting a plane wave beam comprising coherent light into a parallel light beam, as a signal. Splitting into a first beam used as a wave beam and a second beam used as a reference wave beam; (c) shaping the first beam into a beam having substantially cylindrical symmetry; Passing the first beam shaped into a beam having symmetry through the source disk, thereby forming a beam on the source disk (E) shaping the second beam into a diverging or converging reference wave beam having substantially cylindrical symmetry; and (f) forming the signal wave beam with the signal wave beam. A reference wave beam, with the beam axis of the beams substantially coincident with the axis of the target disk, and irradiating substantially the entire effective recording area of the target disk, The light is incident on a target disk, whereby one hologram is recorded over substantially the entire effective recording area of the target disk.
[0043]
Therefore, according to the recording system or the recording method according to the present invention, the optical characteristics of the incident reference wave beam can be highly uniformized over the entire effective recording area of the target disk. By the recording process, a hologram can be recorded over the entire effective recording area of the target disk, and when reproducing the recorded hologram, variations in reproduction intensity among a plurality of holograms, and Since the possibility of variations in reproduction intensity between pixels in the same hologram can be minimized, it is not necessary to use a complicated reproduction intensity compensation technique, and the hologram can be reproduced satisfactorily by a simple method. be able to.
[0044]
Further, the optical system includes a signal beam beam shaper for shaping the first beam into a signal wave beam having substantially cylindrical symmetry and diverging or converging. A system configured to adjust the signal wave beam shaped by the signal wave beam beam shaper so that its beam axis substantially coincides with the axis of the source disk and the axis of the target disk; The effect of the shrinkage of the holographic recording medium can be compensated for in the process of recording by the holographic disk recording system if the light passes through the disk and is incident on the target disk. On the reproduction device side, compensation can be dispensed with.
[0045]
Further, according to the present invention, since the recording reference wave beam has circular symmetry, the hologram can be locally read out while rotating the medium disk. The reference wave beam may be such that the light beam of the beam has a constant incident angle, and the incident angle of the light beam of the beam gradually changes according to the radial position of the incident point. It can also be.
[0046]
Further, according to the present invention, the reference wave beam and / or the signal wave beam used for holographic recording is adjusted by a simple means to adjust the polarization state and the intensity distribution of the beam to obtain a desired exposure characteristic. Can be obtained.
[0047]
Further, according to the present invention, hologram multiplexing by changing the incident angle of the reference wave beam is possible with a simple and inexpensive configuration, which can be performed by exchanging the beam shaper for the reference wave beam, This can also be performed by translating the beam shaper for the beam.
[0048]
Further, according to the present invention, it has general versatility that can cope with both replication of a source disk manufactured by an amplitude modulation recording method and replication of a source disk manufactured by a phase modulation recording method. A holographic disk recording system is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a holographic disk recording system according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a conical convex mirror which is a first specific example of the conical beam shaper.
FIG. 3 is a diagram showing a conical prism which is a second specific example of the conical beam shaper.
FIG. 4 is a diagram showing an inverted conical prism which is a third specific example of the conical beam shaper.
FIG. 5 is a diagram showing a parabolic convex mirror which is a first specific example of the spherical beam shaper.
FIG. 6 is a diagram showing a convex lens which is a second specific example of the spherical beam shaper.
FIG. 7 is a view showing a concave lens which is a third specific example of the spherical beam shaper.
[Explanation of symbols]
10 plane wave beam generating means, 20 beam splitter, 23 signal wave beam, 26 reference wave beam, 30 beam expander for expanding signal wave beam diameter, 40 signal beam beam
Claims (43)
前記ソース・ディスクと前記ターゲット・ディスクとを、実質的に互いに同心的な位置関係に支持するディスク支持手段と、
平行光束化したコヒーレント光から成る平面波ビームを発生する平面波ビーム発生手段と、
前記平面波ビーム発生手段により発生された平面波ビームを、信号波ビームとして用いる第１ビームと参照波ビームとして用いる第２ビームとに分割するビーム・スプリッタと、
前記第１ビームを、前記ソース・ディスクを通過させて前記ターゲット・ディスクの一方の面へ入射させるように導き、前記第２ビームを、前記ソース・ディスクを通過させることなく前記ターゲット・ディスクの他方の面へ入射させるように導く光学系とを備え、
前記光学系が、前記第２ビームを、実質的に円筒対称性を有し発散または収束する参照波ビームに整形する参照波ビーム用ビーム・シェイパーを備えており、前記光学系が、前記参照波ビーム用ビーム・シェイパーにより整形された参照波ビームを、該参照波ビームのビーム軸心を前記ターゲット・ディスクの軸心に実質的に一致させて、且つ、前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域を照射するようにして、前記ターゲット・ディスクへ入射させるように構成されている、
ことを特徴とするホログラフィック・ディスク・レコーディング・システム。In a holographic disk recording system for recording information on a transmission type source disk in the form of a hologram on a target disk made of a holographic recording material,
Disk support means for supporting the source disk and the target disk in a substantially concentric positional relationship with each other;
Plane wave beam generating means for generating a plane wave beam composed of coherent light converted into a parallel light beam,
A beam splitter for splitting the plane wave beam generated by the plane wave beam generation means into a first beam used as a signal wave beam and a second beam used as a reference wave beam;
Directing the first beam to pass through the source disk and impinge on one side of the target disk, and directing the second beam to the other of the target disk without passing through the source disk; And an optical system for guiding the light to enter the surface of
The optical system includes a reference beam beam shaper for shaping the second beam into a reference beam beam having substantially cylindrical symmetry and diverging or converging, wherein the optical system includes the reference beam. The reference wave beam shaped by the beam shaper for a beam has a beam axis of the reference wave beam substantially coincident with an axis of the target disk, and an effective recording area of the target disk. Each is configured to irradiate the entire area, and to be incident on the target disk,
A holographic disk recording system, characterized in that:
それによって、参照波ビームを形成する前記円錐形ビームの実質的に全ての光線が、前記ターゲット・ディスクに実質的に同一の入射角で入射するようにしてある、
ことを特徴とする請求項１記載のホログラフィック・ディスク・レコーディング・システム。The beam shaper for the reference beam beam is composed of light beams that travel an incident plane beam of a parallel light beam along a straight line passing through the beam axis and forming substantially the same inclination angle with respect to the beam axis. A conical beam shaper for shaping into a conical beam having substantially cylindrical symmetry,
Thereby, substantially all rays of the conical beam forming the reference wave beam are incident on the target disk at substantially the same angle of incidence,
The holographic disk recording system according to claim 1, wherein:
前記光学系が、前記信号波ビーム用ビーム・シェイパーにより整形された信号波ビームを、そのビーム軸心を前記ソース・ディスクの軸心及び前記ターゲット・ディスクの軸心に実質的に一致させて、前記ソース・ディスクを通過させて前記ターゲット・ディスクへ入射させるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のホログラフィック・ディスク・レコーディング・システム。The optical system includes a beam shaper for a signal wave beam that shapes the first beam into a signal wave beam having substantially cylindrical symmetry and diverging or converging,
The optical system, the signal wave beam shaped by the signal wave beam beam shaper, the beam axis substantially coincides with the axis of the source disk and the axis of the target disk, The holographic disk recording system according to claim 1, wherein the holographic disk recording system is configured to pass through the source disk and enter the target disk.
それによって、信号波ビームを形成する前記円錐形ビームの実質的に全ての光線が、前記ターゲット・ディスクに実質的に同一の入射角で入射するようにしてある、
ことを特徴とする請求項１１記載のホログラフィック・ディスク・レコーディング・システム。The beam shaper for a signal wave beam is composed of light beams which travel an incident plane wave beam of a parallel light beam along a straight line passing through the beam axis and forming substantially the same inclination angle with respect to the beam axis. A conical beam shaper for shaping into a conical beam having substantially cylindrical symmetry,
Thereby, substantially all rays of said conical beam forming the signal wave beam are incident on said target disk at substantially the same angle of incidence,
The holographic disk recording system according to claim 11, wherein:
少なくとも１枚のホログラムが記録されており、該ホログラムは、該ホログラフィック・ディスク媒体の有効記録領域の略々全域に亘って記録されており、コヒーレント光を実質的に円筒対称性を有し発散または収束するビームに整形した読取り用参照波ビームを、該読取り用参照波ビームのビーム軸心を該ホログラフィック・ディスク媒体の軸心に実質的に一致させて、且つ、該ホログラフィック・ディスク媒体の有効記録領域の略々全域を照射するようにして、該ホログラフィック・ディスク媒体へ入射させることによってホログラムの再生が行われるようにしてあることを特徴とするホログラフィック・ディスク媒体。In holographic disk media,
At least one hologram is recorded, and the hologram is recorded over substantially the entire effective recording area of the holographic disk medium, and emits coherent light with substantially cylindrical symmetry. Alternatively, a read reference wave beam shaped into a converging beam is obtained by setting the beam axis of the read reference wave beam to substantially coincide with the axis of the holographic disk medium, and The holographic disk medium is characterized in that the hologram is reproduced by irradiating substantially the entire effective recording area of the holographic recording medium and making it incident on the holographic disk medium.
（ａ）前記ソース・ディスクと前記ターゲット・ディスクとを、実質的に互いに同心的な位置関係に支持し、
（ｂ）平行光束化したコヒーレント光から成る平面波ビームを、信号波ビームとして用いる第１ビームと参照波ビームとして用いる第２ビームとに分割し、
（ｃ）前記第１ビームを、実質的に円筒対称性を有するビームに整形し、
（ｄ）実質的に円筒対称性を有するビームに整形した前記第１ビームを、前記ソース・ディスクを通過させることにより、前記ソース・ディスク上の情報によって変調された信号波ビームを生成し、
（ｅ）前記第２ビームを、実質的に円筒対称性を有し発散または収束する参照波ビームに整形し、
（ｆ）前記信号波ビームと前記参照波ビームとを、それらビームのビーム軸心を前記ターゲット・ディスクの軸心に実質的に一致させて、且つ、前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域を照射するようにして、前記ターゲット・ディスクへ入射させ、それによって、前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域に亘って１つのホログラムが記録されるようにする、
ことを特徴とするホログラフィック・ディスク媒体の記録方法。A method for recording a holographic disk medium, for recording information on a transmission source disk in a hologram form on a target disk made of a holographic recording material,
(A) supporting the source disk and the target disk in a substantially concentric positional relationship with each other;
(B) splitting the plane wave beam made of the coherent light into a parallel light beam into a first beam used as a signal wave beam and a second beam used as a reference wave beam;
(C) shaping the first beam into a beam having substantially cylindrical symmetry;
(D) passing the first beam shaped into a beam having substantially cylindrical symmetry through the source disk to generate a signal wave beam modulated by information on the source disk;
(E) shaping the second beam into a diverging or converging reference wave beam having substantially cylindrical symmetry;
(F) setting the signal wave beam and the reference wave beam such that their beam axes are substantially coincident with the axis of the target disk, and substantially in the effective recording area of the target disk. Illuminating the entire area and making it incident on the target disk so that one hologram is recorded over substantially the entire effective recording area of the target disk;
A recording method for a holographic disk medium, comprising:
（ｈ）前記コニカル・ビーム・シェイパーを別のコニカル・ビーム・シェイパーに交換して、前記参照波ビームの円錐形ビームとは円錐角が異なる円錐形ビームから成る新たな参照波ビームを生成し、
（ｉ）前記新たな信号波ビームと前記新たな参照波ビームとを、それらビームのビーム軸心を前記ターゲット・ディスクの軸心に実質的に一致させて、且つ、前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域を照射するようにして、前記ターゲット・ディスクへ入射させ、それによって、前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域に亘って１つの新たなホログラムが記録されるようにする、
ことを特徴とする請求項３８記載のホログラフィック・ディスク媒体の記録方法。(G) replacing said source disk with another source disk to generate a new signal wave beam modulated by information on the new source disk;
(H) replacing the conical beam shaper with another conical beam shaper to generate a new reference wave beam comprising a conical beam having a different cone angle from the conical beam of the reference wave beam;
(I) making the new signal wave beam and the new reference wave beam have their beam axes substantially aligned with the axis of the target disk, and effective recording on the target disk; Irradiate substantially the entire area of the target disk and make it incident on the target disk, so that one new hologram is recorded over substantially the entire effective recording area of the target disk. ,
The method for recording on a holographic disk medium according to claim 38, wherein:
（ｈ）前記スフェリカル・ビーム・シェイパーを別のスフェリカル・ビーム・シェイパーに交換して、前記参照波ビームの球面波ビームとは形状が異なる球面波ビームから成る新たな参照波ビームを生成し、
（ｉ）前記新たな信号波ビームと前記新たな参照波ビームとを、それらビームのビーム軸心を前記ターゲット・ディスクの軸心に実質的に一致させて、且つ、前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域を照射するようにして、前記ターゲット・ディスクへ入射させ、それによって、前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域に亘って１つの新たなホログラムが記録されるようにする、
ことを特徴とする請求項４０記載のホログラフィック・ディスク媒体の記録方法。(G) replacing said source disk with another source disk to generate a new signal wave beam modulated by information on the new source disk;
(H) replacing the spherical beam shaper with another spherical beam shaper to generate a new reference wave beam comprising a spherical wave beam having a shape different from that of the reference wave beam;
(I) making the new signal wave beam and the new reference wave beam have their beam axes substantially aligned with the axis of the target disk, and effective recording on the target disk; Irradiate substantially the entire area of the target disk and make it incident on the target disk, so that one new hologram is recorded over substantially the entire effective recording area of the target disk. ,
The recording method for a holographic disk medium according to claim 40, wherein:
（ｈ）前記スフェリカル・ビーム・シェイパーの、前記新たなソース・ディスクからの距離を、前記ソース・ディスクからの距離とは異なる距離に設定し、
（ｉ）前記新たな信号波ビームと前記参照波ビームとを、それらビームのビーム軸心を前記ターゲット・ディスクの軸心に実質的に一致させて、且つ、前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域を照射するようにして、前記ターゲット・ディスクへ入射させ、それによって、前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域に亘って１つの新たなホログラムが記録されるようにする、ことを特徴とする請求項４０記載のホログラフィック・ディスク媒体の記録方法。(G) replacing said source disk with another source disk to generate a new signal wave beam modulated by information on the new source disk;
(H) setting the distance of the spherical beam shaper from the new source disk to a distance different from the distance from the source disk;
(I) setting the beam axis of the new signal wave beam and the reference wave beam to substantially coincide with the axis of the target disk, and defining the effective recording area of the target disk; Irradiating substantially the entire area of the target disk so as to be incident on the target disk, thereby recording one new hologram over substantially the entire effective recording area of the target disk. 41. The recording method of a holographic disk medium according to claim 40, wherein:
（ｈ）前記信号波ビーム及び前記参照波ビームの波長を、前記ソース・ディスク上の情報を記録させたときの波長とは異なった波長に設定し、
（ｉ）前記新たな信号波ビームと前記参照波ビームとを、それらビームのビーム軸心を前記ターゲット・ディスクの軸心に実質的に一致させて、且つ、前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域を照射するようにして、前記ターゲット・ディスクへ入射させ、それによって、前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域に亘って１つの新たなホログラムが記録されるようにする、ことを特徴とする請求項３３記載のホログラフィック・ディスク媒体の記録方法。(G) replacing said source disk with another source disk to generate a new signal wave beam modulated by information on the new source disk;
(H) setting a wavelength of the signal wave beam and a wavelength of the reference wave beam to a wavelength different from a wavelength when information on the source disk is recorded;
(I) setting the beam axis of the new signal wave beam and the reference wave beam to substantially coincide with the axis of the target disk, and defining the effective recording area of the target disk; Irradiating substantially the entire area of the target disk so as to be incident on the target disk, thereby recording one new hologram over substantially the entire effective recording area of the target disk. The recording method for a holographic disk medium according to claim 33, wherein:
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|---|---|---|---|---|
| WO2005038789A1 (en) * | 2003-10-21 | 2005-04-28 | Optware Corporation | Optical information recording method and optical information recording medium |
| JP2010535358A (en) * | 2007-08-17 | 2010-11-18 | インフェーズ テクノロジィズ インコーポレイテッド | HROM duplication method, apparatus or system, article used in the method, apparatus or system, and article made by the method, apparatus or system |
| US7940458B2 (en) | 2004-10-18 | 2011-05-10 | Sony Corporation | Laser light source device, hologram apparatus, and method for detecting laser light |
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