(57)【要約】 【課題】装置のコストアップや大型化を招くこと無く、ホログラム記録材料の所定の領域のみを精度良くインコヒーレントな光で露光すること。【解決手段】参照光２００の既存の光路中、即ち、参照光光学系にランダム位相マスク１２を挿入し、このランダム位相マスク１２を回転するなどして、参照光２００の波面を空間的及び時間的にランダムにしてインコヒーレントな光にする。ホログラム記録材料５０の特性を変えるべくデータの記録前及び記録後に、このインコヒーレントな光を用いてホログラム記録材料５０を露光する。これにより、装置のコストアップや大型化を招くこと無く、ホログラム記録材料５０の所定の領域のみをインコヒーレントな光で精度良く露光することができる。【選択図】図１
2006343533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレントな信号光とコヒーレントな参照光の干渉縞をホログラム記録材料に記録し、且つ、前記記録の前に前記ホログラム記録材料をインコヒーレントな光で露光してその特性を変える処理を有するホログラム装置であって、
前記信号光の光路中または前記参照光の光路中のいずれか一方に、前記信号光または前記参照光のいずれか一方の波面を空間的にも時間的にもランダムにして前記インコヒーレントな光を生成するインコヒーレント光生成手段を、
具備することを特徴とするホログラム装置。
【請求項２】
コヒーレントな信号光とコヒーレントな参照光の干渉縞をホログラム記録材料に記録し、且つ、前記記録の後に前記ホログラム記録材料をインコヒーレントな光で露光してその特性を変える処理を有するホログラム装置であって、
前記信号光の光路中または前記参照光の光路中のいずれか一方に、前記信号光または前記参照光のいずれか一方の波面を空間的にも時間的にもランダムにして前記インコヒーレントな光を生成するインコヒーレント光生成手段を、
具備することを特徴とするホログラム装置。
【請求項３】
前記インコヒーレント生成手段は、前記信号光の光路中の結像面、或いはこの結像面の近傍に配置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。
【請求項４】
前記インコヒーレント生成手段は、前記信号光の光路中の焦点面、或いはこの焦点面の近傍に配置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。
【請求項５】
前記インコヒーレント生成手段は、前記参照光の前記ホログラム記録材料への入射角度を変更する回転ミラーの近傍に配置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。
【請求項６】
前記インコヒーレント生成手段は、前記信号光の光路中または前記参照光の光路中のいずれか一方に、挿抜自在に配置され、インコヒーレント光を生成する際に前記光路中に挿入され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。
【請求項７】
前記インコヒーレント光生成手段は、前記信号光または参照光を通過させるランダム位相マスクと、且つ、このランダム位相マスクを動かす手段とを有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。
【請求項８】
前記ランダム位相マスクを動かす手段は、当該ランダム位相マスクを回転させる回転機構であることを特徴とする請求項７記載のホログラム装置。
【請求項９】
前記ランダム位相マスクを動かす手段は、当該ランダム位相マスクを振動させる振動機構であることを特徴とする請求項７記載のホログラム装置。
【請求項１０】
コヒーレントな信号光とコヒーレントな参照光の干渉縞をホログラム記録材料に記録し、且つ、前記記録の前または後に前記ホログラム記録材料をインコヒーレントな光で露光してその特性を変える処理を有するホログラム装置における前記インコヒーレントな光を生成するインコヒーレント光生成方法であって、
前記信号光または前記参照光のいずれか一方の波面を空間的及び時間的にランダムとすることにより前記インコヒーレントな光を生成することを特徴とするインコヒーレント光生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、特にホログラム記録材料にインコヒーレントな光を照射する際の、インコヒーレントな光の生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
従来のホログラム記録光学系では、コヒーレントな信号光と参照光の干渉縞をホログラム記録材料（例えばフォトポリマーなど）に記録するが、その際、ホログラム記録材料の特定の波長域の光により露光されることを利用してデータの記録がなされている。この時、ホログラム記録材料の光の強度に対する感度にはトータルの露光パワーに対して非線形な領域があるので、この領域を使用しないようにデータを記録する前に当該記録材料にインコヒーレントな光などを照射して、この非線形な感度領域を使用しないようにすることが一般的である。また、データ記録後の後処理として記録材料内に残ったモノマーを拡散させるために記録後にも、同様にインコヒーレントな光などを照射すること（キュアー処理）が多い。
【０００４】
図１０は上記のインコヒーレントな光をホログラム記録材料５０に当てる従来の方法を説明する図である。まず、データの記録前に、ランプ２３よりインコヒーレントな光をホログラム記録材料５０に当てて、非線形な感度領域をつぶして使用出来ないようにする。その後、信号光１００と参照光２００をホログラム記録材料５０に同時に照射し、その干渉縞をデータとして記録する。こうして、ホログラム記録材料５０へのデータの記録が終わると、ランプ１よりインコヒーレントな光をホログラム記録材料５０に当てて、記録材料５０内に残ったモノマーを拡散させるキュアーを行う。
【非特許文献１】IBM J.RES DEVELOP VOL 44 NO.3 MAY 2000「Holographic data storage」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来のホログラム記録材料５０に対するインコヒーレントな光による露光方法では、インコヒーレントな光源としてＬＥＤやランプなどが一般的に用いられている。それ故、インコヒーレントな光による露光のための光源が別途必要で、それによりホログラム装置のコストアップの問題、及び光学系内にこれらを置くスペースを必要とするなどの問題がある。また、従来の方法では、インコヒーレントな光を照射する範囲を精度良くコントロールすることができないため、データ記録後のモノマー拡散処理をデータが記録されていない未記録領域に行ってしまう恐れがあり、以降、この記録材料５０へのデータの追記が出来なくなってしまう。そこで、これを解消するために、インコヒーレントな光を所望の範囲に照射するための光学系を用いれば良いが、これでは、装置のコストがますます増大すると共に、この光学系を収容するためのスペースが必要で、装置の大型化を招くことになる。
【０００６】
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、装置のコストアップや大型化を招くこと無く、ホログラム記録材料の所定の領域のみを精度良くインコヒーレントな光で露光することができるホログラム装置及びインコヒーレント光生成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するため、コヒーレントな信号光とコヒーレントな参照光の干渉縞をホログラム記録材料に記録し、且つ、前記記録の前に前記ホログラム記録材料をインコヒーレントな光で露光してその特性を変える処理を有するホログラム装置であって、前記信号光の光路中または前記参照光の光路中のいずれか一方に、前記信号光または前記参照光のいずれか一方の波面を空間的にも時間的にもランダムにして前記インコヒーレントな光を生成するインコヒーレント光生成手段を具備することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、コヒーレントな信号光とコヒーレントな参照光の干渉縞をホログラム記録材料に記録し、且つ、前記記録の後に前記ホログラム記録材料をインコヒーレントな光で露光してその特性を変える処理を有するホログラム装置であって、前記信号光の光路中または前記参照光の光路中のいずれか一方に、前記信号光または前記参照光のいずれか一方の波面を空間的にも時間的にもランダムにして前記インコヒーレントな光を生成するインコヒーレント光生成手段を具備することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、コヒーレントな信号光とコヒーレントな参照光の干渉縞をホログラム記録材料に記録し、且つ、前記記録の前または後に前記ホログラム記録材料をインコヒーレントな光で露光してその特性を変える処理を有するホログラム装置における前記インコヒーレントな光を生成するインコヒーレント光生成方法であって、前記信号光または前記参照光のいずれか一方の波面を空間的及び時間的にランダムとすることにより前記インコヒーレントな光を生成することを特徴とする。
【００１０】
このように本発明では、信号光の既存の光路中や参照光の既存の光路中に、ランダム位相マスクなどのインコヒーレント光生成手段を挿入する構成により信号光または参照光をインコヒーレントな光とし、これを用いてホログラム記録材料の露光を行うことにより、装置のコストアップや大型化を招くことが無くなる。また、信号光や参照光の集光範囲とほぼ同じ範囲をインコヒーレントな光で照射できるため、ホログラム記録材料の所定の領域のみを精度良く露光することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、信号光の既存の光路中や参照光の既存の光路中に、ランダム位相マスクなどのインコヒーレント光生成手段を挿入する構成によって信号光または参照光をインコヒーレントな光とし、これを用いてホログラム記録材料の露光を行うことにより、装置のコストアップや大型化を招くこと無く、ホログラム記録材料の所定の領域のみを精度良くインコヒーレントな光で露光することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
装置のコストアップや大型化を招くこと無く、ホログラム記録材料の所定の領域のみを精度良くインコヒーレントな光で露光する目的を、信号光の既存の光路中や参照光の既存の光路中に、ランダム位相マスクなどのインコヒーレント光生成手段を挿入する構成によって信号光または参照光をインコヒーレントな光とし、これを用いてホログラム記録材料を露光することによって容易に実現した。
【実施例１】
【００１３】
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概略図である。ホログラム装置は、コヒーレントなレーザ光を発生するレーザ光源１、シャッター２、ビームスプリッター３、ミラー４、空間光変調器５、レンズ群６、ミラー８、レンズ群９、レンズ群１３、撮像装置１０、及び参照光光学系に挿抜自在に配置されるランダム位相マスク１２を有して構成される。尚、ランダム位相マスク１２は参照光２００をインコヒーレントな光にする時のみ、参照光光学系に挿入されるものとする。
【００１４】
次に本実施形態の記録再生動作について説明する。この場合はランダム位相マスク１２は参照光光学系から外された状態になっている。レーザ光源１から出射された干渉性を持つレーザ光はシャッター２を通してビームスプリッター３に入射し、信号光１００と参照光２００に分岐される。信号光１００はミラー４を介して空間光変調器５に入射され、データページを表示したこの空間光変調器５で強度変調される。変調された信号光はレンズ群６によりホログラム記録材料５０に集光される。一方、参照光２００はミラー８、レンズ群１３を介してホログラム記録材料５０を照射するため、ホログラム記録材料５０内において、この信号光１００と参照光２００が重ね合わされて、その結果形成される干渉縞がホログラム記録材料５０に記録される。
【００１５】
ホログラム記録材料５０に記録されたデータを再生するには、参照光２００と同一の再生光をホログラム記録材料５０に入射させることにより、ホログラム記録材料５０に記録されている干渉縞に対応する回折光としてデータが再生され、この回折光（再生光）がレンズ群９によりＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像装置１０に結像される。撮像装置１０は受光した回折光を光電変換し、得られた受光信号は解析されて画像データとして再生される。
【００１６】
ところで、ホログラム記録材料５０にデータを記録する前に、記録領域のホログラム記録材料５０の非線形領域を感光させて使用しないようにするためのインコヒーレントな光による露光が行われるが、これについて図２を参照して説明する。その場合、ランダム位相マスク１２は参照光光学系に挿入された状態になっており、且つ、参照光２００のみがホログラム記録材料５０に照射される。参照光２００は例えば掏り硝子のようなランダム位相マスク１２を通過すると、空間的に波面が乱れたインコヒーレントな光になるが、更に、ランダム位相マスク１２をモータなどで回すと、参照光２００は時間的にも波面が乱れたインコヒーレントな光となり、これがホログラム記録材料５０のホログラム記録予定範囲３０’をカバーするように照射する。このため、ホログラム記録予定領域３０’の非線形領域が感光して使用できないようになる。
【００１７】
次に図３に示すように信号光１００と通常の参照光２００が同時にホログラム記録領域に照射され、両光の干渉縞がデータとして記録される。このデータの記録が終わると、図４に示すように、再度、ランダム位相マスク１２は参照光光学系に挿入された状態になり、参照光２００のみが上記と同様にランダム位相マスク１２によりインコヒーレントな光となってホログラム記録材料５０のホログラム記録領域３０を照射して、この領域をキュアーする。
【００１８】
本実施形態によれば、既存の参照光光学系にランダム位相マスク１２を挿入して回転させるだけでインコヒーレントな光を生成し、これをホログラム記録材料５０の露光に用いるため、インコヒーレントな光を発生する光源を別途設置する必要が無く、装置のコストを上昇させること無く、インコヒーレントな光でホログラム記録材料５０を露光することができると共に、ランダム位相マスク１２を挿入する構成では余計なスペースを余り必要としないため、装置の大型化を招くこともない。更に、参照光２００は元々ホログラム記録領域をカバーするように照射されるため、ランダム位相マスク１２の挿入位置を適切に選択すれば、インコヒーレントな光で目標とする範囲を精度良く照射することができ、未記録領域を照射して、以降のデータ記録が不可能になるというような不具合を無くすことができる。
【実施例２】
【００１９】
図５は、本発明の第２の実施形態に係るホログラム装置の信号光光学系を示した図である。但し、第１の実施形態と同様の部分には同一符号を付して説明する。本実施形態の信号光光学系は、レーザ光源１から出射したレーザ光はビームスプリッター（ＰＢＳ）３で信号光１００と参照光２００に分岐される。分岐された信号光１００はビームエキスパンダ１４でほぼ平行光にされた後、空間光変調器（ＳＬＭ）５によって変調される。変調された信号光１００は４ｆ系を形成するレンズ１５、１６を通るが、その焦点のところに配置されている絞り１８により不要光を除去されてから、レンズ１７によりホログラム記録材料５０の記録領域に集光される。記録時は参照光２００が図示されない参照光光学系によりホログラム記録材料５０の同記録領域に照射され、信号光１００と参照光２００の干渉縞が記録される。
【００２０】
上記のデータの記録前に、ホログラム記録材料５０のデータ記録領域となる範囲の非線形領域を利用不可にするためと、データ記録後のキュアーを行うために、インコヒーレントな光でホログラム記録材料５０を露光する処理を必要とする。それには図６に示すようにランダム位相マスク１２をＳＬＭ５の後段の４ｆ系の焦点近傍に挿入する。その後、ＳＬＭ５を全白にして信号光１００がすべてＳＬＭ５を透過するようにする。この信号光１００はランダム位相マスク１２によりその波面がランダムになって、インコヒーレントな光となり、それがホログラム記録材料５０のデータ記録予定領域、または、データ記録領域をカバーするように照射され、ホログラム記録材料５０のデータ記録予定領域の非線形領域を利用不可としたり、或いは、データ記録予定領域のキュアーがなされる。
【００２１】
本実施形態によれば、信号光光路上にランダム位相マスク１２を挿抜自在に配置し、インコヒーレントな光でホログラム記録材料５０を露光する際に、ランダム位相マスク１２により信号光１００の波面を第１の実施形態と同様に空間的にも時間的にもランダムにすることによってインコヒーレントな光とし、これを用いて前記露光を行うため、第１の実施形態と同様の効果がある。更に、信光光路上のＳＬＭ５の後段の４ｆ系の焦点位置近傍にランダム位相マスク１２を挿入し、このランダム位相マスク１２によって広がった光をレンズ１７によりホログラム記録材料５０面に集光させるため、参照光２００を用いた第１の実施形態より狭い範囲でインコヒーレントな光を集光させることができ、露光する範囲をより精度良く限定することができる。
【００２２】
尚、ランダム位相マスク１２を図７に示すようにレンズ１６とレンズ１７の中間点にある結像面に置いても、上記と同様にインコヒーレントな光がコヒーレントな参照光２００とほぼ同じ領域を照射できるようにすることができ、同様の効果がある。
【実施例３】
【００２３】
図８は、本発明の第３の実施形態に係るホログラム装置の参照光光学系を示した図である。但し、第１の実施形態と同様の部分には同一符号を付して説明する。本実施形態の参照光光学系は角度多重方式のそれで、参照光２００のホログラム記録材料５０への入射角度を変えるための回転ミラー１９が配置され、この回転ミラー１９の角度変化分のずれをレンズ２０、２１で構成される４ｆ系で補正する光学系を有している。
【００２４】
本実施形態でも、インコヒーレントな光でホログラム記録材料５０を露光する際には、ランダム位相マスク１２を挿入する位置を図９に示すように回転ミラー１９の近傍にすることにより、ランダム位相マスク１２からインコヒーレントな参照光が出射する範囲とほぼ同じ範囲のホログラム記録材料部分を、このインコヒーレントな光で照射することができるため、第２の実施形態と同様に、ホログラム記録材料５０の露光範囲を精度良く限定することができる。
【００２５】
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。例えば、上記実施形態ではランダム位相マスク１２をモータなどで回転させて参照光の波面を時間的にランダムにしていたが、ランダム位相マスク１２をピエゾ素子などで振動させても同様の効果がある。また、上記実施形態で用いたランダム位相マスク１２を液晶表示装置（ＳＬＭ）などを用いて構成することもできる。その場合は、液晶表示装置を単なる光の透過装置にするか、ランダム位相マスクとして機能させるかを電気的に制御することができるので、液晶表示装置を挿入したままでも、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】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概略図である。
【図２】図１に示した装置の動作を説明する図である。
【図３】図１に示した装置の動作を説明する図である。
【図４】図１に示した装置の動作を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るホログラム装置の信号光光学系を示した図である。
【図６】図５に示した装置におけるランダム位相マスクの挿入位置を示した図である。
【図７】図５に示した装置におけるランダム位相マスクの他の挿入位置を示した図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るホログラム装置の参照光光学系を示した図である。
【図９】図８に示した装置におけるランダム位相マスクの挿入位置を示した図である。
【図１０】従来のインコヒーレントな光をホログラム記録材料に当てて露光する方法を示した図である。
【符号の説明】
【００２７】
１……レーザ光源、２……シャッター、３……ビームスプリッター（ＰＢＳ）、４、８……ミラー、５……空間光変調器（ＳＬＭ）、６、９、１３……レンズ群、１０……撮像装置、１２……ランダム位相マスク、１４……ビームエキスパンダ、１５、１６、１７、２０、２１……レンズ、１８……絞り、１９……回転ミラー、５０……ホログラム記録材料。
【図１】
2006343533.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006343533.tif 000007
【図６】
2006343533.tif 000008
【図７】
2006343533.tif 000009
【図８】
2006343533.tif 000010
【図９】
2006343533.tif 000011
【図１０】
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