(57)【要約】【課題】ホログラム記録再生装置において、スペックルノイズに起因するデータの読み取りエラーを抑止する。【解決手段】データ情報を担持した信号光と参照光とを記録媒体に照射してデータ情報をホログラムとして記録媒体に記録すると共に、ホログラムが記録された記録媒体に参照光を照射することによりホログラムとして記録されているデータ情報の画像を再生するホログラム記録再生装置であって、信号光を記録媒体に照射する信号光照射部と、参照光を記録媒体に照射する参照光照射部と、信号光照射部と参照光照射部に対して記録媒体を相対的に移動させるシフト多重記録機構と、単体のホログラムが記録又は再生される時間内で参照光照射部を常時微小変動させるノイズ除去機構とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ情報を担持した信号光と参照光とを記録媒体に照射してデータ情報をホログラムとして記録媒体に記録すると共に、ホログラムが記録された記録媒体に参照光を照射することによりホログラムとして記録されているデータ情報の画像を再生するホログラム記録再生装置であって、
信号光を記録媒体に照射する信号光照射部と、
参照光を記録媒体に照射する参照光照射部と、
前記信号光照射部と前記参照光照射部に対して記録媒体を相対的に移動させるシフト多重記録機構と、
単体のホログラムが記録又は再生される時間内で前記参照光照射部を常時微小変動させるノイズ除去機構とを備えることを特徴とするホログラム記録再生装置。
【請求項２】
前記ノイズ除去機構は、前記参照光照射部における集光レンズを微小変動させることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録再生装置。
【請求項３】
前記データ情報は、２次元化されたデジタルビットパターンからなるページデータであり、前記単体のホログラムは、一つのページデータを記録再生することを特徴とする請求項１又は２記載のホログラム記録再生装置。
【請求項４】
前記ノイズ除去機構は、前記ページデータのデジタルビットパターンの記録再生に影響しない範囲で前記参照光照射部を変動させることを特徴とする請求項３記載のホログラム記録再生装置。
【請求項５】
２次元化されたデジタルビットパターンからなるページデータを担持した信号光と参照光とを記録媒体に照射してページデータをホログラムとして記録媒体に記録すると共に、ホログラムが記録された記録媒体に参照光を照射することによりホログラムとして記録されているページデータの２次元画像を再生するホログラム記録再生方法であって、
信号光と参照光に対して記録媒体を相対的に移動させてページデータのホログラムをシフト多重記録し、
一つのページデータを含む単体のホログラムが記録又は再生される時間内で、ページデータのデジタルビットパターンの記録再生に影響しない範囲で、参照光を記録媒体に照射する参照光照射部を常時微小変動させることを特徴とするホログラム記録再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ホログラム記録再生技術（ホログラムメモリー技術）は、高転送速度・高記録密度で長期保存可能な光記録技術として注目されており、次世代のマルチメディアストレージとしての実用化が期待されている。デジタル情報を記録再生するホログラムメモリーは、２次元化されたデジタルビットパターン（ページデータ）を記録媒体にホログラムとして多重記録することにより高転送速度・高記録密度の大容量光メモリを実現可能にするものである。
【０００３】
ホログラムメモリーの記録方法は、ページデータに基づいて空間光変調された信号光と、この信号光とコヒーレントな参照光とを記録媒体内で干渉させることでホログラムを形成し、ページデータの２次元パターンをホログラムとして記録媒体に記録している。そして、ホログラムメモリーの再生方法は、記録に用いた参照光を記録媒体に記録されているホログラムに照射することにより回折光（再生光）を発生させ、この回折光をイメージセンサで受光することで、ホログラムとして記録されているページデータを２次元パターンの画像として再生している。
【０００４】
このようなホログラムメモリーは、再生用の参照光の照射条件が記録時と一致しているときだけブラッグ回折条件が満たされ、高い強度の再生光が得られる。このため参照光の照射条件を変えて記録再生することで、記録媒体の同じ領域に分離再生できる別のホログラムを多重記録することが可能になる。ホログラムメモリーの多重記録方式としては、角度多重記録方式（下記特許文献１参照）、球面参照光シフト多重記録方式（下記特許文献２参照）などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３８３０５号公報
【特許文献２】特開２０１７−１６２５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ホログラムメモリーの記録再生精度を低下させる要因の一つにスペックルノイズがある。スペックルノイズは、散乱したコヒーレント光が互いに不規則な位相関係で干渉することによって生じる斑点状の干渉パターンであり、ホログラムメモリーにおいては、ホログラム記録時に信号光に担持されるデータ情報の２次元パターンと共に記録面に記録され、ホログラム再生時には、記録されたスペックルノイズと、新たに再生光の散乱で生じるスペックルノイズとが合わさって再生面（イメージセンサの受光面）に付加される。このようなスペックルノイズは、ページデータの２次元パターンに加わることで、データのビットパターンとの区別が付かなくなって、データの読み取りエラーの原因になる。
【０００７】
本発明は、このような問題に対処するために提案されたものである。すなわち、ホログラム記録再生装置において、スペックルノイズに起因するデータの読み取りエラーを抑止することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
データ情報を担持した信号光と参照光とを記録媒体に照射してデータ情報をホログラムとして記録媒体に記録すると共に、ホログラムが記録された記録媒体に参照光を照射することによりホログラムとして記録されているデータ情報の画像を再生するホログラム記録再生装置であって、信号光を記録媒体に照射する信号光照射部と、参照光を記録媒体に照射する参照光照射部と、前記信号光照射部と前記参照光照射部に対して記録媒体を相対的に移動させるシフト多重記録機構と、単体のホログラムが記録又は再生される時間内で前記参照光照射部を常時微小変動させるノイズ除去機構とを備えることを特徴とするホログラム記録再生装置。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るホログラム記録再生装置を示した説明図である。
【図２】シフト多重ホログラム列を示した説明図である。
【図３】ノイズ除去機構の動作を示す説明図である（（ａ）が集光レンズを光軸方向に微小変動させる例、（ｂ）が集光レンズを光軸と交差する方向に微小変動させる例、（ｃ）が集光レンズを光軸と交差する軸周りに回動するように微小変動させる例）。
【図４】ノイズ除去機構の動作を示す説明図である（（ａ）が平行平面基板を光軸と交差する軸周りに回動するように微小変動させる例、（ｂ）が平行平面基板を光軸周りに回動するように微小振動させる例、（ｃ）がウエッジ板を光軸周りに回動するように微小変動させる例）。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１に本発明の一実施形態に係るホログラム記録再生装置の構成例を示す。なお、本発明の構成は特に図示の例に限定されるものではない。図１に示すように、ホログラム記録再生装置１は、ホログラム記録媒体Ｍに信号光Ｌ１を照射する信号光照射部２と、ホログラム記録媒体Ｍに参照光Ｌ２を照射する参照光照射部３と、再生光Ｌ３を受光してホログラム記録媒体Ｍにホログラムとして記録されているデータ情報を２次元画像として出力する再生光検出部４とを備えている。
【００１１】
信号光照射部２は、コヒーレント光源（例えば、レーザー光源）５から出射された光にデータ情報を担持させた信号光Ｌ１をホログラム記録媒体Ｍの特定位置に照射するための光学系であり、データ情報に基づいてコヒーレント光源からの光を空間光変調するＤＭＤなどの空間光変調器２０を備えている。
【００１２】
より具体的な図示の構成例を説明すると、コヒーレント光源５から出射された光は、例えば、ビーム成形レンズ５０、アイソレータ５１、１／２波長板５２、シャッタ５３、ミラー５４、ピンホール５５を間に挟むリレーレンズ５６，５７、１／２波長板５８を経由して、光分離要素（ハーフプリズム）５９に入射され、光分離要素５９にて信号光Ｌ１になる光Ｌ１０と参照光Ｌ２になる光Ｌ２０に分離される。そして、信号光Ｌ１になる光Ｌ１０は、ミラー２１で反射され、空間光変調器２０で空間光変調されることでデータ情報を担持した信号光Ｌ１となり、信号光Ｌ１は、リレーレンズ２２、ナイキストフィルタ２５、リレーレンズ２３を通過し集光レンズ２４にて集光されてホログラム記録媒体Ｍに照射される。
【００１３】
参照光照射部３は、信号光Ｌ１とコヒーレントな光（参照光Ｌ２）を信号光Ｌ１が照射されているホログラム記録媒体Ｍの特定位置に照射する光学系である。より具体的な図示の構成例を説明すると、光分離要素５９で分離された光Ｌ２０は、１／２波長板３１、リレーレンズ３２，３３、ミラー３４，３５などを経た後、集光レンズ３０にて集光されてホログラム記録媒体Ｍに照射される。照射された信号光Ｌ１と参照光Ｌ２はホログラム記録媒体Ｍ内で干渉してホログラムを形成する。
【００１４】
ホログラム記録媒体Ｍは、例えば、光反応性モノマーよりなる記録層を備えたものを用いることができる。光反応性モノマーは、光（信号光と参照光）が照射されるとポリマーに変換されて、その結果、屈折率分布を有する領域が形成される。ホログラム記録媒体Ｍの記録層には、信号光Ｌ１と参照光Ｌ２の干渉縞が屈折率分布として記録されることで、データ情報を含むホログラムが記録される。
【００１５】
再生光検出部４は、再生光集光レンズ４０とイメージセンサ４１を備えている。イメージセンサ４１は、ホログラム記録媒体Ｍに記録されているホログラムに参照光Ｌ２を照射することで発生する再生光Ｌ３を、再生光集光レンズ４０を介して受光するものであり、再生光Ｌ３の受光によってホログラムとして記録されているデータ情報を２次元画像として再生する。
【００１６】
ホログラム記録再生装置１は、シフト多重記録機構６（光学系シフト機構６０，記録媒体シフト機構６１）を備えている。シフト多重記録機構６は、信号光照射部２と参照光照射部３に対してホログラム記録媒体Ｍを相対的に移動させる機構であり、信号光照射部２と参照光照射部３を備える光学機構７をホログラム記録媒体Ｍに対して移動させる光学系シフト機構６０と光学機構７に対してホログラム記録媒体Ｍを移動させる記録媒体シフト機構６１の一方又は両方によって構成される。
【００１７】
シフト多重記録機構６は、ホログラム記録媒体Ｍにおける所定の領域に、信号光Ｌ１と参照光Ｌ２との干渉縞をホログラムとして記録した後、信号光照射部２と参照光照射部３を備える光学機構７をホログラム記録媒体Ｍの表面に沿って一方向に移動させるか、或いは光学機構７に対してホログラム記録媒体Ｍを一方向に移動させた状態において、新たなホログラムをその記録領域の一部が既に記録されているホログラムの記録領域と重なる状態で記録する操作を繰り返し行うものである。
【００１８】
これによって、図２に示すように、各単体のホログラムＨが互いに一部が重なる状態で一方向に並ぶように記録されたシフト多重ホログラム列Ｈｓが記録される。ここで、単体のホログラムＨは、例えば直径ｄが１ｍｍ程度であって、シフト量は例えば１０μｍ程度に設定することができる。このように多重記録されたシフト多重ホログラム列Ｈｓは、各単体のホログラムＨを独立して再生できる（クロストーク無く再生できる）ように、各ホログラムが異なるブラッグ回折条件で記録再生されることになる。
【００１９】
そして、ホログラム記録再生装置１は、ノイズ除去機構８を備えている。このノイズ除去機構８は、単体のホログラムＨが記録又は再生される時間内で参照光照射部３を常時微小変動させることで、記録又は再生時に生じるスペックルノイズを除去するものである。図示の例では、集光レンズ３０に対してノイズ除去機構８を設けた例を示しているが、特にこれに限定されるものではなく、参照光照射部３を構成する光学系や光学要素にノイズ除去機構８を設けることができる。
【００２０】
ノイズ除去機構８の動作は、単体のホログラムＨの記録時であれば、特定のブラッグ回折条件で生じる干渉縞がホログラム記録媒体Ｍに記録される時間内で参照光Ｌ２の状態を常時微小変動させるものであり、単体のホログラムＨを記録する際のブラッグ回折条件が満たされている範囲で、参照光Ｌ２の状態を常時微小変動させている。このため、ノイズ除去機構８の動作は、単体のホログラムＨをブラッグ回折条件を変えて多重記録する動作とは根本的に異なっている。
【００２１】
また、単体のホログラムＨの再生時におけるノイズ除去機構８の動作は、ホログラム記録媒体Ｍに記録されている単体のホログラムＨを特定のブラッグ回折条件で再生する際に、多重記録されたホログラムのうち単体のホログラムが再生される時間内で、単体のホログラムＨを再生する際のブラッグ回折条件が満たされている範囲で、参照光Ｌ２の状態を常時微小変動させている。
【００２２】
図３及び図４は、ノイズ除去機構８の動作例を示している。図３（ａ）に示した例は、参照光照射部３の集光レンズ３０を光軸方向に沿って微小変動させる動作を行っている。図３（ｂ）に示した例は、参照光照射部３の集光レンズ３０を光軸と交差する方向に沿って微小変動させる動作を行っている。図３（ｃ）に示した例は、参照光照射部３の集光レンズ３０を光軸方向と交差する軸周りに回動するように微小変動させる動作を行っている。
【００２３】
また、図４（ａ）に示した例では、参照光照射部３の集光レンズ３０の入射側に平行平面基板３０Ｐを配置し、この平行平面基板３０Ｐを光軸と交差する軸周りに回動させる微小変動を行っている。図４（ｂ）に示した例では、参照光照射部３の集光レンズ３０の入射側に平行平面基板３０Ｐを配置し、この平行平面基板３０Ｐを光軸周りに回動させる微小変動を行っている。図４（ｃ）に示した例では、参照光照射部３の集光レンズ３０の入射側にウエッジ板３０Ｑを配置し、このウエッジ板３０Ｑを光軸周りに回動させる微小変動を行っている。
【００２４】
このようなノイズ除去機構８によると、ホログラム記録再生装置１において、参照光Ｌ２の状態（位相）を変化させることで、信号光Ｌ１と参照光Ｌ２の散乱光の干渉によって生じるスペックルノイズを時間的に平均化することができる。スペックルノイズは、参照光Ｌ２の状態が時間的に変化すると瞬時に異なる空間で発生することになり、同じ位置に重なって記録再生されることを回避することができる。このため、ホログラム記録時には、スペックルノイズが時間的に平均化されたデータ情報をホログラムとして記録することができ、ホログラム再生時には、イメージセンサ４１の出力において、スペックルノイズが時間的に平均化されたデータ情報を２次元画像として再生することができる。
【００２５】
図１に示したホログラム記録再生装置１は、制御部９を備えている。制御部９は、シフト多重記録機構６とノイズ除去機構８の動作を制御しながら、空間光変調器２０に、２次元化されたデジタルビットパターンからなるページデータＰの時系列データ情報を送信している。
【００２６】
これによると、ホログラム記録再生装置１は、ページデータＰを担持した信号光Ｌ１と参照光Ｌ２とをホログラム記録媒体Ｍに照射してページデータＰをホログラムとしてホログラム記録媒体Ｍに記録すると共に、ホログラムが記録されたホログラム記録媒体Ｍに参照光Ｌ２を照射することによりホログラムとして記録されているページデータＰの２次元画像を再生する。この際、制御部９がシフト多重記録機構６を動作制御することで、信号光Ｌ１と参照光Ｌ２に対してホログラム記録媒体Ｍを相対的に移動させてページデータＰの時系列データ情報をホログラムとしてシフト多重記録する。
【００２７】
そして、制御部９は、ノイズ除去機構８を動作制御することで、一つのページデータＰを含む単体のホログラムが記録又は再生される時間内で、ページデータＰのデジタルビットパターンの記録再生に影響しない範囲で、参照光Ｌ２をホログラム記録媒体Ｍに照射する参照光照射部３を常時微小変動させている。ここでの微小変動幅は、例えば、ホログラム記録媒体Ｍの記録面での信号光Ｌ１と参照光Ｌ２の振れ幅が、ホログラムとして記録されるページデータＰのビット間隔より小さくなるように設定される。
【００２８】
これによって、ホログラム記録再生装置１は、スペックルノイズの除去を図りながら、ページデータＰの時系列データ情報をホログラム記録媒体Ｍにシフト多重記録することができ、また、スペックルノイズの除去を図りながら記録されたページデータＰの時系列データ情報を２次元画像として再生することができる。これにより、ホログラム記録再生装置１は、スペックルノイズに起因するデータの読み取りエラーを抑止することができる。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１：ホログラム記録再生装置，
２：信号光照射部，３：参照光照射部，４：再生光検出部，
５：コヒーレント光源，６：シフト多重記録機構， 
６０：光学系シフト機構，６１：記録媒体シフト機構，
７：光学機構，８：ノイズ除去機構，９：制御部，
２０：空間光変調器，２１，３４，３５，５４：ミラー，
２２，２３，３２，３３，５６，５７：リレーレンズ，
２４，３０：集光レンズ，２５：ナイキストフィルタ，
３１，５２，５８：１／２波長板，
５０：ビーム成形レンズ，５１：アイソレータ，５３：シャッタ，
５５：ピンホール，５９：光分離要素，
Ｌ１：信号光，Ｌ２：参照光，Ｌ３：再生光，
Ｍ：ホログラム記録媒体，Ｈ：ホログラム，Ｈｓ：シフト多重ホログラム列，
Ｐ：ページデータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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