JP2007004041A - ホログラム装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シャッタの開閉動作に伴う機械的な振動を排除して正確な信号を記録することができると共に、開閉動作を迅速に行って転送レートを速くすること。
【解決手段】信号光１００を空間変調する空間変調器（ＳＬＭ）１３に、データ記録とデータ記録の間の期間、全ての信号光が偏光板１４で遮断されるような偏光を与えるパターンを表示する。これにより、記録と記録の間では信号光１００がホログラム記録材料５０には照射されなくなるため、ホログラム記録材料５０に無用な記録がされ続けることを防止することができる。また、この場合、空間変調器１３はシャッタとして機能しているが、動作は迅速で振動が発生しないため、正確な信号を記録することができると共に、転送レートを速くすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、コヒーレントな２光束の干渉縞をホログラム記録材料に記録再生するホログラム装置に係り、特に、データの記録の可否を選択するシャッタに関する。

近年、ホログラフィック技術は、次世代、次々世代光ディスクと競合する強力なストレージ候補として注目を集めているホログラフィックメモリの実用化に向けて、急速に開発が進められており、ホログラム技術を利用して大容量データの記録再生を行うホログラフィックデータストレージシステムの開発が提案されている。

従来のホログラム記録再生光学系では信号光は空間変調器（ＳＬＭ）により多ｂｉｔのデータを与えられている。図９は従来のホログラム記録光学系の構成を示したものである。レーザ光源１から出射されたレーザ光は、シャッタ２を通過後、偏光ビームスプリッタ （ＰＢＳ）３により信号光１００と参照光２００に分岐される。

信号光１００は機械的なシャッタ３を通過後、空間変調器４に表示されているページデータにより空間変調され、偏光板５を通って信号光成分のみになった後、ホログラム記録材料５０に照射される。但し、空間変調器４により信号を与えられた部分は偏光が９０度回転しているため、ＰＢＳや偏光板を通すことで信号成分のみを分離することが可能である。一方、参照光２００はミラー６によりその進路を変更された後、ホログラム記録材料５０に照射されるため、信号光１００と参照光２００が干渉し、ホログラムが記録材料５０に記録される。

ところで空間変調器４に異なるページデータを表示する度に、異なるホログラムの記録が順次なされるが、この際に、一度信号光１００と参照光２００の干渉を行い、次に両光の干渉を行うまでの間、ホログラム記録材料５０に信号光１００と参照光２００が入射したままの状態であると、不必要にデータが記録され続けてしまう。

このためデータを記録する、しないを選択する手段として、図９のように機械的なシャッタ３などで信号光１００を遮ることで、複数ページの記録を行う場合が多い。即ち、データを記録しない時はシャッタ３を閉じて信号光１００がホログラム記録材料５０に照射されないようにすれば、参照光２００との干渉が生じないため、不必要にデータが記録され続けてしまうことがなくなる（例えば特許文献１参照）。
特開２００４−１９１６８３号公報

しかしながら、上記のような機械的なシャッタ３を使用した場合、シャッタ３が動作する毎に機械的な振動が発生してしまう。この振動中にホログラムをホログラム記録材料５０に記録してしまうと、記録される波面が乱れてしまい正確な信号を記録することが困難となるか、或いは全く所定の信号を記録することができなくなる。またシャッタ３の開閉サイクルの時間がその他のデバイスの駆動時間に比べて遅い場合、この１サイクル時間に、ストレージとして使用した場合の転送レートが制限されて、転送レートが悪化してしまう。

本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、シャッタの開閉動作に伴う機械的な振動を排除して正確な信号を記録することができると共に、開閉動作を迅速に行って転送レートを向上させることができるホログラム装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、信号光と参照光の干渉縞をホログラム記録材料に記録再生するホログラム装置であって、前記信号光の光路に前記信号光を空間変調するための一組の第１の液晶表示装置及び偏光板とを具備し、記録時、前記第１の液晶表示装置に前記信号光を空間変調するためのページデータが表示された後は、必ず前記第１の偏光板で前記信号光が遮断されるようなパターンを表示することを特徴とする。

また、本発明は、参照光の光路に配置される一組の液晶表示装置及び偏光板と、第１の条件が成立すると、前記液晶表示装置に前記参照光が全て前記偏光板を透過するような第１のパターンを表示させ、第２の条件が成立すると、前記液晶表示装置に前記参照光が前記偏光板で遮断されるような第２のパターンを表示させる表示制御手段とを設けることを特徴とする。

このように本発明では、信号光を空間変調する液晶表示装置及び偏光板から成る空間変調器に、データ記録とデータ記録の間の期間、全ての信号光が空間変調器で遮断されるような偏光を与えるパターンを表示する。これにより、記録と記録の間では信号光がホログラム記録材料に照射されなくなるため、ホログラム記録材料に無用な記録がされ続けることを防止することができる。また、この場合、空間変調器はシャッタとして機能しているが、その電気的な動作は迅速で振動が発生しないため、正確な信号を記録することができると共に、転送レートを向上させることができる。また、参照光の光路にも一組の液晶表示装置及び偏光板を配置して、記録と記録の間では、液晶表示装置に参照光が偏光板で全て遮断されるようなパターンを表示すれば、信号光と共に、参照光もホログラム記録材料に照射されないため、ホログラム記録材料を不必要に感光させてその特性を悪化させることがなくなる。更に、再生時は、空間変調器に全ての信号光が空間変調器で遮断されるような偏光を与えるパターンを表示し続けることで、参照光のみをホログラム記録材料に照射してデータの再生を行うことができる。

本発明によれば、信号光を空間変調する液晶表示装置及び偏光板から成る空間変調器に信号光が空間変調器で遮断されるような偏光を与えるパターンを表示してシャッタ機能を付与し、機械的なシャッタの代りとして利用することで、シャッタの動作時に機械的な振動が発生するのをなくすことによって、安定で正確なホログラム記録を行うことができる。
また、空間変調器は高速駆動可能なため、動作の遅い機械的なシャッタを用いた場合のような転送速度などの制限がなくなり、データ記録速度および読み出し速度を向上させることができる。
更に、空間変調器をシャッタとして流用することでシャッタ部品を別途必要とすることがなくなり、それによるコストの削減および光学系の小型化を図ることができる。

シャッタの開閉動作に伴う機械的な振動を排除して正確な信号を記録することができると共に、開閉動作を迅速に行って転送レートを向上させる目的を、信号光を空間変調する液晶表示装置及び偏光板から成る空間変調器に信号光が空間変調器で遮断されるような偏光を与えるパターンを表示してシャッタ機能を付与し、機械的なシャッタの代わりとして利用することによって実現した。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るホログラム装置の構成を示したブロック図である。ホログラム装置は、レーザ光源１１、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１２、空間変調器（ＳＬＭ）１３、偏光板１４、ミラー１５、ホログラム記録材料５０を有して構成される。

次に本実施形態の動作について説明する。記録時、レーザ光源１１からレーザ光が出射され、ＰＢＳ１２により信号光１００と参照光２００に分岐される。信号光１００はＳＬＭ１３に表示されているパターンにより空間変調された後、偏光板１４により信号成分のみとなり、ホログラム記録材料５０の記録領域に照射される。一方、参照光２００はミラー１５によりその進路が変更された後、ホログラム記録材料５０の記録領域に照射される。これにより信号光１００と参照光２００が干渉し、干渉縞がデータとしてホログラム記録材料５０の記録領域に記録される。

ここで、データを記録している時、ＳＬＭ１３には記録データに対応するパターンが表示され、データを与える部分のみＳＬＭ１３によって信号光１００の偏光が９０度回転させられ、それ以外の部分の偏光はそのままの状態になる。そして偏光板１４の向きをデータ以外の成分が遮られる向きに回転することで、透過する光は図２（Ａ）の３１に示すように多ビットデータを持つような強度分布を持つ。図２（Ａ）の３２はＳＬＭ１３を透過する前の信号光であり、全く変調されていない。

こうして、一つのデータがホログラム記録材料５０に記録されると、次のデータを記録させるまでの間は、図２（Ｂ）の３２に示すようにＳＬＭ１３の全面に偏光板１４により遮断されるような偏光成分を表示させる。この時、光は偏光板１４を通過することがなくホログラム記録材料５０には参照光のみ入射することになり、信号光１００と参照光２００が干渉しないためデータは記録されない。データを再生する場合は信号光１００は必要なく、参照光２００のみをホログラム記録材料５０に照射すれば良いため、同様にＳＬＭ１３の全面に信号光１００が偏光板１４により遮断されるような偏光成分を表示させたる。

本実施形態によれば、信号光１００を空間変調させるＳＬＭ１３をシャッタとして機能させることにより、シャッタ動作による振動が発生しないため、正確なデータをホログラム記録材料５０に記録することができる。また、ＳＬＭ１３をシャッタとして動作させた場合の動作速度は、その他のデバイスの駆動時間に比べて十分に速いため、高速転送レートを実現することができる。

図３は、本発明の第２の実施形態に係るホログラム装置の構成を示したブロック図である。ホログラム装置の構成は、図１に示した実施形態と同様であるが、異なる点は、空間変調器（ＳＬＭ）１６と偏光板１７が参照光光学系にも挿入され、ＳＬＭ１６の表示パターンの表示タイミングをシステム制御部６０で制御する構成にある。

次に本実施形態の動作について説明する。この場合、ＳＬＭ１３の動作は第１の実施形態と同様であるが、それと共に、ＳＬＭ１６の全面に偏光板１７により遮断されるような偏光成分を表示させたり、或いは、偏光板１７を全透過する偏光成分を表示させるシャッタ動作をシステム制御部６０により行う。即ち、記録時は、ＳＬＭ１６の全面に偏光板１７を全透過する偏光成分を表示させて、図４（Ａ）の３１に示すように、偏光板１４に対して参照光２００を全透過させる。一方、データを記録しない時は、ＳＬＭ１６の全面に偏光板１７により遮断されるような偏光成分を表示させて、図４（Ｂ）の３１に示すように、偏光板１７で参照光２００がホログラム記録材料５０に照射されないようにする。

また、再生時は、常に、ＳＬＭ１６の全面に偏光板１７を全透過する偏光成分を表示させて、図４（Ａ）の３１に示すように、偏光板１７に対して参照光２００を全透過させ、参照光２００がホログラム記録材料５０に照射されるようにする。勿論、この再生時は、ＳＬＭ１３の全面に偏光板１４により信号光１００が遮断されるような偏光成分を表示させる。更に、ホログラム記録材料５０をキュアーする場合などは、ＳＬＭ１３の全面に偏光板１４により信号光１００が遮断されるような偏光成分を表示させると共に、ＳＬＭ１６の全面に偏光板１７により参照光２００が遮断されるような偏光成分を表示させて、信号光１００も参照光２００もホログラム記録材料５０に照射されないようにする。

本実施形態によれば、信号光のみならず、参照光２００もＳＬＭ１６をシャッタとして動作させることにより、ホログラム記録材料５０への照射、照射停止を無振動且つ高速で行うことができるため、データの無記録時に、信号光１００と共に参照光２００のホログラム記録材料５０への照射を停止できるため、第１の実施形態に比べて、記録材料５０に含まれるホログラムを形成するためのモノマーの余分な消費を防ぐことができる。また、ホログラム記録材料５０のキュアー時など、信号光１００と共に参照光２００もホログラム記録材料５０への照射を停止できる。他の効果は、第１の実施形態と同様である。

図５は、本発明の第３の実施形態に係るホログラム装置の構成を示したブロック図である。ホログラム装置の構成は、図１に示した実施形態と同様であるが、異なる点は、空間変調器（ＳＬＭ）１９と偏光板２０がレーザ光源１１と偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１２との間に挿入され、システム制御部６０によりＳＬＭ１９の表示パターンタイミングが制御されるところにある。これにより、ＳＬＭ１９に表示するパターンによりＳＬＭ１９と偏光板２０をシャッタとして機能させ、レーザ光源１１から出射されたレーザ光の偏光ビームスプリッタ１２への入射、入射遮断を無振動且つ高速で行うことができ、信号光１００と共に参照光２００もホログラム記録材料５０への照射を停止するモードに対応することができる。他の動作は第１の実施形態と同様であり。同様の効果がある。

図６は、本発明の第４の実施形態に係るホログラム装置の構成を示したブロック図である。本実施形態では、レーザ光源１１、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１２、レーザ光源１１と偏光ビームスプリッタ１２の間に配置され、表示領域が広い空間変調器（ＳＬＭ）１８、ミラー１５、信号光１００の光路に配置される参照光領域遮断板２１、参照光２００の光路に配置される信号光領域遮断板２２及びホログラム記録材料５０を有し、さらにＳＬＭ１８に表示するパターンの表示タイミングをシステム制御部６０で制御する構成を有している。

次に本実施形態の動作について説明する。まず、ＳＬＭ１８に（１）のようなパターンを与える。即ち、図中、ＳＬＭ１８の左半分（信号光領域）が変調パターンで、右半分 （参照光領域）はシャッタパターンである。レーザ光源１１から出射されたレーザ光はＳＬＭ１８を透過後、光断面内は（２）のように２種類の偏光が空間的に混在した状態になっている。このような光がＰＢＳ１２を透過すると、光は（３）のようになり、ＰＢＳ１２で反射した光は（５）のようになる。

ＰＢＳ１２を透過した光（３）に関しては光断面の参照光成分領域を遮るように設置された参照光領域遮断板２１により参照光成分側が遮断され、信号光成分（４）のみがホログラム記録材料５０に入射する。一方、ＰＢＳ１２で反射した光（５）に関しては光断面の信号光領域側に設置された信号光領域遮断板２２により信号光成分側が遮断され、参照光成分（７）のみがホログラム記録材料５０に入射する。これにより、信号光１００の信号光成分（４）と参照光２００の参照光成分（７）が記録材料５０内で干渉し、ホログラムが記録される。

次に、データを記録しない期間は、図７に示すように、ＳＬＭ１８の信号光領域には全てＰＢＳ１２で反射する偏光となるような（１）に示すシャッタパターンを与え、参照光領域には逆に全てＰＢＳ１２で透過する偏光となるような（１）に示すシャッタパターンを与える。これにより、ＳＬＭ１８を通った光でＰＢＳ１２を透過する光は（３）のようになり、反射した光は（５）のようになる。透過した光（３）は参照光領域遮断板２１により参照光成分側が遮断され、信号光成分領域にある光は全て前段のＰＢＳ１２で反射してしまっているため、（４）のように信号光は存在しなくなる。一方、反射した光（５）は信号光領域遮断板２２により信号光成分側が遮断され、参照光成分領域内にある光は全て前段のＰＢＳ１２で透過してしまっているので結果として参照光２００は存在しなくなる。よって（４）、（７）ともに光が存在しないため、ホログラム記録材料５０に光が入射することはなく、ホログラム記録材料５０にデータが無用に記録され続けたり、ホログラム記録材料５０が無用に感光することがなくなる。上記した図６、図７の状態を交互に繰り返し、データを記録しない間にホログラム記録材料５０の位置や参照光２００の角度などを変化させることでホログラムを多重記録することが可能である。

図８では（１）に示すようにＳＬＭ１８の全面にＰＢＳ１２で反射する偏光になるようなパターンを与える。そのため全ての光が（５）に示すようにＰＢＳ１２で反射する。そして反射した光（５）の信号光成分側が信号光領域遮断板２２により遮断され、（７）のように記録時と同様な参照光２００を発生させることでデータを読み出すことが可能である。勿論、（４）に示すように信号光はホログラム記録材料５０に照射されていない。

本実施形態によれば、１個のＳＬＭ１８を用い、このＳＬＭ１８の表示領域を信号光領域と参照光領域に分けて、それぞれの領域に信号パターンとシャッタパターンを表示することにより、簡単な構成で図３の第２の実施形態と同様の動作を行うことができ、同様の効果がある。

尚、本発明は上記実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。

本発明の第１の実施形態に係るホログラム装置の構成を示したブロック図である。 図１に示したＳＬＭと偏光板の動作を説明する図である。 本発明の第２の実施形態に係るホログラム装置の構成を示したブロック図である。 図３に示したＳＬＭと偏光板の動作を説明する図である。 本発明の第３の実施形態に係るホログラム装置の構成を示したブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係るホログラム装置の構成を示したブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係るホログラム装置の構成を示したブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係るホログラム装置の構成を示したブロック図である。 従来のホログラム装置の構成を示したブロック図である。

符号の説明

１１……レーザ光源、１２……偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、１３、１６、１８、１９……空間変調器（ＳＬＭ）、１４、１７、２０……偏光板、１５……ミラー、２１……参照光領域遮断板、２２……信号光領域遮断板、５０……ホログラム記録材料、６０……システム制御部。

Claims (8)

1. 信号光と参照光の干渉縞をホログラム記録材料に記録再生するホログラム装置であって、
   前記信号光の光路に前記信号光を空間変調するための一組の第１の液晶表示装置及び偏光板とを具備し、
   記録時、前記第１の液晶表示装置に前記信号光を空間変調するためのページデータが表示された後は、必ず前記第１の偏光板で前記信号光が遮断されるようなパターンを表示することを特徴とするホログラム装置。
2. 参照光の光路に配置される一組の第２の液晶表示装置及び偏光板と、第１の条件が成立すると、前記第２の液晶表示装置に前記参照光が全て前記第２の偏光板を透過するような第１のパターンを表示させ、第２の条件が成立すると、前記第２の液晶表示装置に前記参照光が前記第２の偏光板で遮断されるような第２のパターンを表示させる表示制御手段とを設けることを特徴とする請求項１記載のホログラム装置。
3. 再生時、前記第１の液晶表示装置に前記信号光を前記第１の偏光板で前記信号光が遮断されるようなパターンを表示し続けて、前記参照光のみが前記ホログラム記録材料に照射されるようにすることを特徴とする請求項１または２記載のホログラム装置。
4. 前記第１の条件が再生モードであった場合、このモードが成立している間中、前記第２の液晶表示装置に前記参照光が全て前記第２の偏光板を透過するような第１のパターンを表示させることを特徴とする請求項３記載のホログラム装置。
5. 前記信号光と前記参照光を分岐する偏光ビームスプリッタに入射される分岐前の光束の光路に配置される一組の第３の液晶表示装置及び偏光板と、第３の条件が成立すると、前記第３の液晶表示装置に前記参照光が全て前記第３の偏光板を透過するような第３のパターンを表示させ、第４の条件が成立すると、前記第３の液晶表示装置に前記参照光が前記第３の偏光板で遮断されるような第４のパターンを表示させる表示制御手段とを設けることを特徴とする請求項１記載のホログラム装置。
6. 信号光と参照光の干渉縞をホログラム記録材料に記録するホログラム装置であって、
   前記信号光と前記参照光を分岐する偏光ビームスプリッタに入射される分岐前の光束の光路に配置される一組の液晶表示装置及び偏光板と、
   前記信号光の光路に配置される第１の部分遮光板と、
   前記参照光の光路に配置される第２の部分遮光板と、
   成立する条件に応じて、前記液晶表示装置の表示領域を２分した信号光領域と参照光領域のそれぞれに同一或いは異なったパターンを表示する表示制御手段と、
   を具備することを特徴とするホログラム装置。
7. 前記第１の部分遮光板は、前記液晶表示装置の参照光領域を通過した光を遮断することを特徴とする請求項６記載のホログラム装置。
8. 前記第２の部分遮光板は、前記液晶表示装置の信号光領域を通過した光を遮断することを特徴とする請求項６記載のホログラム装置。

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