JP6614635B2 - ホログラム記録制御装置 - Google Patents
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Description
なお、図7では、ホログラム記録媒体9の移動方向を実線のブロック矢印で図示し、要素セル90の記録方向を破線のブロック矢印で図示した。
さらに、ホログラム記録制御装置は、ホログラム記録媒体に繰り返し記録を行うため、要素セルが均一に重なり、要素セルの繋ぎ目が目立たなくなる。
さらに、ホログラム記録制御装置は、適切な移動速度、画素間隔、パルス周期及びパルス幅を設定することができる。
かかる構成によれば、ホログラム記録制御装置は、簡易な制御処理でホログラムを記録することができる。
かかる構成によれば、ホログラム記録制御装置は、サイズが大き過ぎてホログラム記録媒体の移動が困難な場合でも、ホログラムを記録することができる。
本願第1発明によれば、ホログラム記録媒体の移動と空間光変調器によるホログラムデータの表示と、シャッタの開閉とを同期させるので、停止時間を設けることなく、低出力な連続発振レーザをパルスレーザとして用いて、ホログラムデータを記録することができる。さらに、本願第1発明によれば、ホログラム記録媒体に繰り返し記録を行うため、要素セルの繋ぎ目が目立たなくなる。これにより、本願第1発明によれば、光路長差の制限が少なく、安値で高速、かつ、高画質なホログラム記録装置を実現することができる。
さらに、本願第1発明によれば、適切な移動速度、画素間隔、パルス周期及びパルス幅を設定できるので、出力が低い連続発振レーザを用いた場合でも十分な露光量を確保することができる。
本願第3発明によれば、サイズが大き過ぎてホログラム記録媒体の移動が困難な場合でも、ホログラムを記録することができる。
図1を参照し、本願発明の第1実施形態に係るホログラム記録システム1について説明する。
図1のように、ホログラム記録システム1は、ホログラム記録媒体9にホログラムデータを記録(印刷)するものであり、ホログラム記録装置10と、ホログラム記録制御装置20とを備える。
なお、本実施形態では、ホログラム記録システム1がステージ130を移動させることとして説明する。
なお、ホログラムデータとは、ホログラムの干渉縞を表すデータである。
まず、ホログラム記録装置10の構成について説明する。
ホログラム記録装置10は、CWレーザ(連続発振レーザ)100と、シャッタ101と、1/2波長板102と、レンズ103,104と、偏光ビームスプリッタ105と、物体光光学系110と、参照光光学系120と、ステージ(第1ステージ)130とを備える。
なお、レンズ103で拡大されたパルスレーザの光軸中心を長破線で図示し、パルスレーザの両端を短破線で図示した。
偏光ビームスプリッタ105は、レンズ104からのパルスレーザを、物体光と参照光とに分岐するものである。つまり、偏光ビームスプリッタ105は、レンズ104からのパルスレーザを、互いに直交するP偏光とS偏光とに分岐する。本実施形態では、偏光ビームスプリッタ105を透過したパルスレーザを物体光とし、偏光ビームスプリッタ105で反射されたパルスレーザを参照光とする。
HZP処理用マスク114は、妨害光を除去するHPZ(ハーフゾーンプレート)処理を行うために、レンズ113からの物体光の半分を遮蔽するマスクである。
レンズ116は、例えば、レンズ115からの物体光をレンズ117に集光する凸レンズである。
レンズ117は、例えば、レンズ116からの物体光をホログラム記録媒体9に出射する凸レンズである。
なお、物体光光学系110及び参照光光学系120が、請求項に記載の「光学系」に相当する。
ミラー122は、空間フィルタ121からの参照光をミラー122に反射するものである。
ミラー123は、ミラー122からの参照光をホログラム記録媒体9に反射するものである。
次に、ホログラム記録制御装置20の構成について説明する。
図1のように、ホログラム記録制御装置20は、ホログラム記録装置10を制御するものであり、パラメータ設定手段21と、同期信号生成手段22と、移動制御手段23と、シャッタ制御手段24と、SLM制御手段(空間光変調器制御手段)25とを備える。
なお、ホログラムデータの生成手法は、一般的なため、説明を省略する。
図2〜図4を参照し、ホログラムデータ91の記録について説明する(適宜図1参照)。
SLM制御手段25には、ライン単位でホログラムデータ91が入力されたこととする。
なお、ライン単位のホログラムデータ91とは、ホログラム記録媒体9に記録するホログラムデータ全体を要素セル90の縦方向の画素数分だけ短冊状に切り離したものである。
シャッタ制御手段24は、ホログラムデータ91の記録が終了するまで、シャッタ101の開閉を継続する。これにより、CWレーザ100が出射した連続レーザ光は、シャッタ101によりパルスレーザ光に変換される。
なお、図4では、ホログラム記録媒体9の移動方向を実線のブロック矢印で図示し、要素セル90の記録方向を破線のブロック矢印で図示した。
図5を参照し、ホログラム記録制御装置20で行われる同期制御について説明する(適宜図1参照)。
なお、図5では、横軸が時刻tを表す。また、図5(a)の縦軸がホログラム記録媒体9の移動量Xを表す。また、図5(b)の縦軸がHのときにシャッタ101が開き、縦軸がLのときにシャッタ101が閉じることを表す。また、図5(c)は、SLM112に表示させる表示領域92の切り替えタイミングを表す。また、図5(d)は、図5(a)〜(c)の同期制御により、ホログラム記録媒体9に記録された要素セル90を表す。
次に、シャッタ制御手段24は、時刻T1から、パルス幅Wの間だけシャッタ101を開く。図5(c)のように、SLM制御手段25は、時刻T1から、表示領域921(図2)に含まれるホログラムデータ91をSLM112に表示させる。すると、図5(d)のように、ホログラム記録媒体9には、表示領域921に対応した要素セル901が記録される。
次に、シャッタ制御手段24は、時刻T1+パルス周期P=時刻T2からパルス幅Wの間だけ、シャッタ101を開く。図5(c)のように、SLM制御手段25は、時刻T2から、表示領域922(図2)に含まれるホログラムデータ91をSLM112に表示させる。すると、図5(d)のように、ホログラム記録媒体9には、表示領域922に対応した要素セル902が記録される。
以上のように、本願発明の第1実施形態に係るホログラム記録制御装置20は、ステージ130の移動とホログラムデータ91の表示とに同期させて、シャッタ101を開閉させる。これにより、ホログラム記録制御装置20は、低出力なCWレーザ100をパルスレーザとして用いて、停止時間を設けることなく、ホログラムデータ91を多重記録できる。従って、ホログラム記録制御装置20は、安値で高速なホログラム記録装置10を実現することができる。さらにホログラム記録制御装置20は、ホログラム記録装置10における光路長差の制限を少なくすることができる。
さらに、ホログラム記録制御装置20は、ホログラム記録媒体9を搭載したステージ130を移動させるので、ステージ130の制御処理を簡易にすることができる。
さらに、ホログラム記録制御装置20は、ホログラムデータ91がライン単位なので、冗長なホログラムデータを生成する必要がなくなる。
さらに、ホログラム記録制御装置20は、パルス幅、パルス周期、ステージ130の移動速度、及び、表示領域92の画素間隔をホログラム記録媒体9の必要露光量及びパルスレーザの強度に応じて適切に設定できるので、出力が低いCWレーザ100を用いた場合でも十分な露光量を確保することができる。
図6を参照し、本願発明の第2実施形態に係るホログラム記録システム1Bについて、第1実施形態と異なる点を説明する。
第2実施形態では、ステージ130ではなく、移動対象として、物体光光学系110B及び参照光光学系120Bを移動させる点が、第1実施形態と異なる。
ホログラム記録システム1Bは、ホログラム記録装置10Bと、ホログラム記録制御装置20Bとを備える。
まず、ホログラム記録装置10Bの構成について説明する。
図6のように、ホログラム記録装置10Bは、CWレーザ100と、シャッタ101と、1/2波長板102と、偏光ビームスプリッタ105と、レンズ108,109と、物体光光学系110Bと、参照光光学系120Bと、ステージ(第2ステージ)131と、ステージ(第3ステージ)132と、光ファイバ141,142とを備える。
レンズ109は、例えば、偏光ビームスプリッタ105で反射された参照光を集光する凸レンズである。
レンズ119は、例えば、レンズ118からの物体光を平行光に変換する凸レンズである。
他の点、物体光光学系110Bは、第1実施形態と同様のため、これ以上の説明を省略する。
レンズ125は、例えば、レンズ124からの参照光を平行光に変換する凸レンズである。
空間フィルタ126は、レンズ125からの参照光の外周部を遮断するフィルタである。すなわち、空間フィルタ126を通過した参照光は、物体光と同一ビーム径まで絞られる。
光ファイバ142は、レンズ109で集光された参照光を参照光光学系120Bに出射するものである。
次に、ホログラム記録制御装置20Bの構成について説明する。
図6のように、ホログラム記録制御装置20Bは、パラメータ設定手段21と、同期信号生成手段22と、移動制御手段23Bと、シャッタ制御手段24と、SLM制御手段25とを備える。
なお、ホログラム記録制御装置20Bでの同期制御は、第1実施形態と同様のため、説明を省略する。
さらに、ホログラム記録制御装置20Bは、ホログラム記録媒体9を移動させる必要がないので、サイズが大き過ぎてホログラム記録媒体9の移動が困難な場合にも対応することができる。
以下、本願発明の実施例として、ホログラムデータ91の記録時間について説明する(適宜図1参照)。
本実施例では、図1のホログラム記録システム1の構成を採用した。
SLM112は、4K(水平3840画素×垂直2160画素)のものとした。このとき、SLM112の1画素が0.35μmの大きさでホログラム記録媒体9に記録される。
ステージ130の移動速度は、1cm/秒に設定した。
以上、本願発明の各実施形態を詳述してきたが、本願発明は前記した実施形態に限られるものではなく、本願発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
前記した実施形態では、ホログラムデータがライン単位であることとして説明したが、これに限定されない。つまり、ホログラムデータは、表示領域単位であってもよい。
また、前記した実施形態では、空間光変調器が振幅変調素子であることとして説明したが、これに限定されない。例えば、空間光変調器は、位相変調素子、又は、DPH(double phase hologram)等の位相及び振幅の両方を変調できる光学系としてもよい。このように、共役光や0次光等の不要光が発生しない場合、フィルタ処理用の光学系(図1又は図6のレンズ113,115及びHZP処理用マスク114)を省略してもよい。
9 ホログラム記録媒体
10,10B ホログラム記録装置
100 CWレーザ(連続発振レーザ)
101 シャッタ
102 1/2波長板
103,104,108,109,113,115〜119,124,125 レンズ
105,111 ビームスプリッタ
110,110B 物体光光学系
112 SLM(空間光変調器)
114 HZP処理用マスク
120,120B 参照光光学系
121,126 空間フィルタ
122,123 ミラー
130 ステージ(第1ステージ)
131 ステージ(第2ステージ)
132 ステージ(第3ステージ)
141,142 光ファイバ
20,20B ホログラム記録制御装置
21 パラメータ設定手段
23,23B 移動制御手段
24 シャッタ制御手段
25 SLM制御手段(空間光変調器制御手段)
Claims (4)
- 連続発振レーザと、前記連続発振レーザからのレーザ光の光路上に配置されたシャッタと、ホログラムデータを表示する空間光変調器と、前記空間光変調器からの物体光及び参照光をホログラム記録媒体に導く光学系とを備えるホログラム記録装置を制御するホログラム記録制御装置であって、
前記ホログラムデータを記録する前記ホログラム記録媒体、又は、前記空間光変調器を含めた前記光学系の何れか一方を移動対象として、前記移動対象を予め設定された移動速度で移動させる移動制御手段と、
前記移動対象の移動に同期させて、前記ホログラム記録媒体の要素セルに対応した前記ホログラムデータの表示領域を予め設定された画素間隔で前記空間光変調器に表示させる空間光変調器制御手段と、
前記移動対象の移動及び前記表示領域の表示に同期させて前記シャッタを予め設定されたパルス周期で予め設定されたパルス幅だけ開くことで、前記連続発振レーザからのレーザ光をパルスレーザ光として出射させるシャッタ制御手段と、
前記表示領域が前記要素セルを重ね合わせながら前記ホログラム記録媒体に多重露光されるように、前記移動速度、前記画素間隔、前記パルス周期及び前記パルス幅を予め設定するパラメータ設定手段と、
を備えることを特徴とするホログラム記録制御装置。 - 前記ホログラム記録装置は、前記ホログラム記録媒体が搭載された第1ステージをさらに備え、
前記移動制御手段は、前記第1ステージを移動させることを特徴とする請求項1に記載のホログラム記録制御装置。 - 前記ホログラム記録装置は、前記物体光を前記ホログラム記録媒体に導く物体光光学系が搭載された第2ステージと、前記参照光を前記ホログラム記録媒体に導く参照光光学系が搭載された第3ステージとをさらに備え、
前記移動制御手段は、前記第2ステージ及び前記第3ステージを連動させることを特徴とする請求項1に記載のホログラム記録制御装置。 - 前記空間光変調器制御手段は、前記ホログラム記録媒体に記録するライン単位のホログラムデータ内で前記表示領域を前記画素間隔だけ移動させ、移動させた前記表示領域の前記ホログラムデータを読み出して前記空間光変調器に表示させることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載のホログラム記録制御装置。
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