(57)【要約】 【課題】ホログラム信号光光学系で発生するディストーションを容易に補正すること。【解決手段】ホログラム記録材料５０が配置されている同じ空間に補正用平行平板ガラス６０が配置されている。参照光２００をホログラム記録材料５０の干渉縞に照射することによって生じる回折光はこの補正用平行平板ガラス６０を通ることにより、その非対称のディストーションが光軸に対して対称形のディストーションに変換される。この対称形のディストーションは光軸に対して回転対称形の通常の光学部品により容易に補正できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
参照光をホログラム記録材料の干渉縞に照射することによって生じる回折光を撮像素子に結像してデータを再生するホログラム再生装置であって、
前記回折光を前記撮像素子に導く再生用信号光光学系に前記回折光のディストーションを補正する補正用光学部品を具備する、
ことを特徴とするホログラム再生装置。
【請求項２】
前記補正用光学部品はホログラム記録材料が配置されている空間に配置され、両者の間に他の光学部品を含まないことを特徴とする請求項１記載のホログラム再生装置。
【請求項３】
前記補正用光学部品はホログラム記録材料が配置されている空間とは共役な関係にある空間に配置されることを特徴とする請求項１記載のホログラム再生装置。
【請求項４】
前記補正用光学部品は、平行平板ガラスであり、この平行平板ガラスの光軸に対する傾きは、前記ホログラム記録材料の光軸に対する傾きと逆方向であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１記載のホログラム再生装置。
【請求項５】
前記平行平板ガラスの光軸に対する傾きは、前記ホログラム記録材料の光軸に対する傾きと逆方向で、ほぼ同量の傾斜量を持ち、且つ、同平行平板ガラスの光路長は前記ホログラム記録材料の光路長と概略同じであることを特徴とする請求項４記載のホログラム再生装置。
【請求項６】
前記ホログラム記録材料が配置されている空間とは共役な関係にある空間の結像倍率が正の場合は、当該平行平板ガラスの光軸に対する傾きは前記ホログラム記録材料の光軸に対する傾きと逆方向で、その結像倍率が負の場合は、当該平行平板ガラスの光軸に対する傾きは前記ホログラム記録材料の光軸に対する傾きと同方向であることを特徴とする請求項３記載のホログラム再生装置。
【請求項７】
前記結像倍率が＋１の場合、当該平行平板ガラスの光軸に対する傾きは前記ホログラム記録材料の光軸に対する傾きと逆方向で、同じ量の傾きであることを特徴とする請求項６記載のホログラム再生装置。
【請求項８】
前記結像倍率が−１の場合、当該平行平板ガラスの光軸に対する傾きは前記ホログラム記録材料の光軸に対する傾きと同方向で、同じ量の傾きであることを特徴とする請求項６記載のホログラム再生装置。
【請求項９】
データパターンで変調された信号光を記録用信号光光学系を通してホログラム記録材料に集光し、その時別途照射される参照光と前記信号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記録装置であって、
前記ホログラム記録材料内を前記信号光が通過することによって生じるディストーションを補正する補正用光学部品を前記記録用信号光光学系に配置することを特徴とするホログラム記録装置。
【請求項１０】
前記補正用光学部品はホログラム記録材料が配置されている空間に配置され、両者の間に他の光学部品を含まないことを特徴とする請求項９記載のホログラム記録装置。
【請求項１１】
前記補正用光学部品はホログラム記録材料が配置されている空間とは共役な関係にある空間に配置されることを特徴とする請求項９記載のホログラム記録装置。
【請求項１２】
前記補正用光学部品は、平行平板ガラスであり、この平行平板ガラスの光軸に対する傾きは、前記ホログラム記録材料の光軸に対する傾きと逆方向であることを特徴とする請求項９乃至１１いずれか１記載のホログラム記録装置。
【請求項１３】
前記平行平板ガラスの光軸に対する傾きは、前記ホログラム記録材料の光軸に対する傾きと逆方向で、ほぼ同量の傾斜量を持ち、且つ、同平行平板ガラスの光路長は前記ホログラム記録材料の光路長と概略同じであることを特徴とする請求項１２記載のホログラム記録装置。
【請求項１４】
前記ホログラム記録材料が配置されている空間とは共役な関係にある空間の結像倍率が正の場合は、当該平行平板ガラスの光軸に対する傾きは前記ホログラム記録材料の光軸に対する傾きと逆方向で、その結像倍率が負の場合は、当該平行平板ガラスの光軸に対する傾きは前記ホログラム記録材料の光軸に対する傾きと同方向であることを特徴とする請求項１１記載のホログラム記録装置。
【請求項１５】
前記結像倍率が＋１の場合、当該平行平板ガラスの光軸に対する傾きは前記ホログラム記録材料の光軸に対する傾きと逆方向で、同じ量の傾きであることを特徴とする請求項１４記載のホログラム記録装置。
【請求項１６】
前記結像倍率が−１の場合、当該平行平板ガラスの光軸に対する傾きは前記ホログラム記録材料の光軸に対する傾きと同方向で、同じ量の傾きであることを特徴とする請求項１４記載のホログラム記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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記録再生装置に係り、特に、ホログラム信号光光学系のディストーション（歪曲収差）の補正に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報により空間変調された信号光と参照光の干渉縞をホログラム記録材料に体積記録する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】
従来のホログラフィックデータストレージシステム（ホログラム記録再生装置）は図９に示すように、レンズ１、２、３とアパーチャ４から成る記録用信号光光学系４０１と、レンズ５、６、７とアパーチャ８から成る再生用信号光光学系４０２を有し、記録用信号光光学系４０１と再生用信号光光学系４０２の間にホログラム記録材料５０が挿入される。
【０００４】
記録時には、入射レーザ光（信号光）１００は空間変調器（ＳＬＭ）９に表示されたデータパターンにより変調された後、記録用信号光光学系４０１を通過し、ホログラム記録材料挿入位置において別途照射される参照光（図示せず）と干渉し、その干渉縞がホログラム記録材料５０にホログラム記録される。再生時には、上述のようにホログラム記録材料５０に記録されたホログラムに記録時と同一の参照光を照射することでホログラムが再生され（回折光の発生）、その再生された光が再生用信号光光学系４０２を通過してイメージセンサ１０に到達し、ここで、光電変換されて読み取られ、読み取られたデータを画像処理などによりデコードすることで記録されていたデータが再生される。なお、図９中の記録用信号光光学系４０１内の高周波カット用アパーチャ４は、ＳＬＭ９で生じる高次の回折光などをカットし、ホログラム記録材料５０上の不要な部分が露光されてしまうことを防いでいる。また、再生用信号光光学系４０２内の高周波カット用アパーチャ８は、ホログラム記録材料５０から再生された光の、散乱光成分や、不要なホログラムからの再生光をカットするためにある。
【０００５】
上記のような従来の記録用信号光光学系４０１、再生用信号光光学系４０２などのホログラム信号光光学系に要求される光学性能のうち、大事なものの一つとして、極めて低いディストーション（歪曲歪み）が挙げられる。もし仮に、ＳＬＭ９とイメージセンサ１０が１０００×１０００画素から成り立っており、ＳＬＭ９の一画素を、イメージセンサ１０の一画素に対応させる場合を考える。この場合、仮にディストーションが１％であった場合、イメージセンサ１０の最端部においては、ＳＬＭ９の像はディストーションにより１０００画素×１％＝１０画素ずれることになる（正確に言うと、画素ズレ量は対角線で考える場合、７画素のズレ）。したがって、ホログラム信号光光学系のディストーションは非常に低いことが要求される。
【０００６】
ところで上記した従来のホログラム信号光光学系にホログラム記録材料５０は光学系中に挿入する場合、通常は光軸に対して傾けて挿入される。ホログラム記録材料５０を斜めに挿入した場合、結像性能的に問題が２点発生する。一つは、ホログラム記録材料５０が入ったことによる記録用信号光光学系４０１と再生用信号光光学系４０２間の光軸のズレである。このずれがあると再生用信号光光学系４０２においてコマ収差が発生し、イメージセンサ１０上の結像性能が低下する。この点に関しては、光軸ずれ補正部を設けて光軸のずれ量に応じて再生用信号光光学系４０２とイメージセンサ１０を移動することにより、適正な検出状態を維持することで解決される（例えば特許文献１参照）。
【非特許文献１】IBM J.RES DEVELOP VOL 44 NO.3 MAY 2000 「Holographic data storage」
【特許文献１】特開２００５−１０５９９号公報  （第４−５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した解決方法を用いても以下に述べる第２の問題点は解決できない。この問題点というのは、光軸に対してホログラム記録材料５０を斜めに挿入したことにより発生するディストーションのことである。この問題を図１０を用いて説明する。図１０に示したのはグリッドディストーションである。図１０（Ａ）に示すようにＸマークが格子上に乗っている時はディストーションが無い状態を示している。図１０（Ｂ）に示すようにＸマークと格子のズレがある場合、このズレがディストーションを表しており、メディア（ホログラム記録材料５０）有りの場合はディストーションが発生していることがわかる。このようなディストーションが発生すると、ホログラム再生像とイメージセンサ１０の画素の対応が取れなくなり、ホログラム画像からのデータの再生に大きな支障が生じる。また特に、このディストーションは光軸に対して回転対称でないので、通常の光軸に対して回転対称な光学系を用いた収差補正が不可能であった。
【０００８】
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、ホログラム信号光光学系で発生するディストーションを容易に補正することができるホログラム記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するため、参照光をホログラム記録材料の干渉縞に照射することによって生じる回折光を撮像素子に結像してデータを再生するホログラム再生装置であって、前記回折光を前記撮像素子に導く再生用信号光光学系に前記回折光のディストーションを補正する補正用光学部品を具備することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、データパターンで変調された信号光を記録用信号光光学系を通してホログラム記録材料に集光し、その時別途照射される参照光と前記信号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記録装置であって、前記ホログラム記録材料内を前記信号光が通過することによって生じるディストーションを補正する補正用光学部品を前記記録用信号光光学系に配置することを特徴とする。
【００１１】
このように本発明では、記録用信号光光学系に、例えば補正用光学部品として平行平板ガラスを配置することにより、ホログラム記録材料中の信号光のディストーションを平行平板ガラスにより非対称形から対称形に補正してホログラム記録することができる。従って、このホログラムを再生した時に得られる回折光のディストーションは対称形であるため、光軸に対して回転対称な光学系を用いたディストーション補正が可能になる。また、再生用信号光光学系に、例えば補正用光学部品として平行平板ガラスを配置することにより、ホログラム記録材料に参照光を当ててホログラム再生する際に発生する回折光のディストーションを前記平行平板ガラスにより対称形とすることができ、この場合も光軸に対して回転対称な光学系を用いたディストーション補正が可能になる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ホログラム記録再生装置の記録用信号光光学系或いは再生用信号光光学系のいずれかに光学系で発生するディストーションを補正する例えば平行平板ガラスのような補正用光学部品を配置することにより、非対称なディストーションを対称なディストーションとすることができるため、光軸に対して回転対称な光学系を用いることなどによりディストーション補正を容易に行うことができるようになる。ディストーションが対称になった結果、補正が容易になり、エラーレートを下げることが出来、ひいては記録密度の向上にもつながる。
また、ディストーションが対称になれば、その対称なディストーションを予め織り込んで、ディストーションが減るような光学設計ができる。また、対称なディストーションであれば、光学系によるディストーションの解消以外にも、画像処理によるディストーションの解消も容易にできるようになり、ホログラム再生像と撮像素子の画素の対応を精度良く取ることができ、高品質の再生画像を効率良く得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
ホログラム記録再生装置で発生する光のディストーションを容易に補正する目的を、ホログラム記録再生装置の記録用信号光光学系或いは再生用信号光光学系のいずれかに光のディストーションを補正する例えば平行平板ガラスのような補正用光学部品を配置することにより、非対称なディストーションを対称なディストーションとすることによって実現した。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るホログラム記録再生装置の構成を示した概略図である。ホログラム記録再生装置は、レーザ光源１１、空間変調器（ＳＬＭ）１２、記録用信号光光学系５０１、再生用信号光光学系５０２及びイメージセンサ（撮像素子）３０を有し、記録用信号光光学系５０１、再生用信号光光学系５０２の間にホログラム記録材料５０が斜めに挿入されている。尚、信号光光学系５００は、記録時に使う記録用信号光光学系５０１と、再生時に使う再生用信号光光学系５０２とにより構成されている。また、参照光２００の形態により、角度多重、シフト多重、スペックル多重（もしくは位相相関多重）、位相コード多重などの多重方式が存在するが、本発明はどの多重方式に対しても共通して成立するため、本稿では多重方式については限定していない。
【００１５】
図２は図１に示した記録用信号光光学系５０１、再生用信号光光学系５０２の詳細構成を示したブロック図である。記録用信号光光学系５０１はレンズ１３、１４、１５を有し、再生用信号光光学系５０２はレンズ１６、１７、１８を有している。レンズ１５とレンズ１６との間に、ホログラム記録材料５０が傾けて挿入され、このホログラム記録材料５０の傾きと反対の傾きで補正用平行平板ガラス６０が挿入され、レンズ１５の焦点よりもレンズ１５側にホログラム記録材料５０と補正用平行平板ガラス６０が近接配置されている。尚、この場合、補正用平行平板ガラス６０は再生用信号光光学系５０２に配置されているものとする。また、不要光を除去するアパーチャなどは省略してある。
【００１６】
次に本実施形態の動作について説明する。レーザ光源１１から出射したコヒーレントなレーザ光は図示されない光学部品により信号光１００と参照光２００に分岐される。信号光１００は、ＳＬＭ１２に表示されたデータパターンにより変調された後、記録用信号光光学系５０１を通過してホログラム記録材料５０に集光される。この時、ホログラム記録材料５０には参照光２００が照射されるため、信号光１００はこの参照光２００と干渉し、その干渉縞がホログラム記録材料５０にホログラム記録される。再生時には、上述のようにホログラム記録材料５０に記録されたホログラムに記録時と同一の参照光を照射することでホログラムが再生され、その再生された光は補正用平行平板ガラス６０を通り、更に再生用信号光光学系５０２を通過してイメージセンサ３０に結像し、ここで、光電変換された後、画像処理を施されてデータが再生される。
【００１７】
ここで、ホログラム記録材料５０と同じ厚み（もしくは同じ光路長）の補正用平行平板ガラス６０を、ホログラム記録材料５０と逆の傾きで、図２に示した位置に挿入すると、ディストーションは図１０（Ｂ）のメディア有りのグリッドディストーションに見られる光軸に対して非対称な形から、図３に示すように光軸に対して対称な形のディストーション（実際には、ほぼ対称なディストーションになるのが通常であるがこれを含めて本稿では対称形なディストーションが得られると称する）になる。すなわち、再生時、補正用平行平板ガラス６０によりホログラム記録材料５０から発生する回折光の非対称形ディストーションが対象形のディストーションに変換される。このような対称な形のディストーションが得られれば、通常の光軸に対して回転対称な光学系（安価で製作容易な球面形）用いたディストーション補正が可能になり、ホログラム再生像とイメージセンサ３０の画素の対応を精度良く取ることができ、画像データを精度良く再生することができる。尚、ホログラム記録材料５０と補正用平行平板ガラス６０の屈折率と光路長の積はほぼ同一の関係があるものを用いる。
【実施例２】
【００１８】
図４は、本発明の第２の実施形態に係るホログラム記録再生装置の要部の構成を示したブロック図である。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。本実施形態のホログラム記録再生装置の構成は第１の実施形態のそれと同様であるが、レンズ１５とレンズ１６との間に、レンズ１５の焦点よりもレンズ１５側にホログラム記録材料５０が配置され、補正用平行平板ガラス６０がレンズ１５の焦点より遠い側に配置されているところが、異なり、ホログラム記録材料５０と補正用平行平板ガラス６０の傾き関係も第１の実施形態と同様である。この場合、この場合は、補正用平行平板ガラス６０は再生用信号光光学系５０２に配置されている。
【００１９】
このようにホログラム記録材料５０がレンズ１５の焦点よりもレンズ１５側に配置され、補正用平行平板ガラス６０がレンズ１５の焦点より遠い側に配置されていても、光軸に対して対称な形のディストーションが得られ、ディストーション補正が通常の光軸に対して回転対称な光学部品により可能になり、第１の実施形態と同様の効果がある。
【実施例３】
【００２０】
図５は、本発明の第３の実施形態に係るホログラム記録再生装置の要部の構成を示したブロック図である。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。本実施形態のホログラム記録再生装置の構成は第２の実施形態のそれとほぼ同様であるが、レンズ１５とレンズ１６との間に、レンズ１５の焦点よりもレンズ１５側に補正用平行平板ガラス６０が配置され、ホログラム記録材料５０がレンズ１５の焦点より遠い側に配置されているところが、異なり、ホログラム記録材料５０と補正用平行平板ガラス６０の位置関係が逆なだけで、傾き関係も第２の実施形態と同様である。この場合、補正用平行平板ガラス６０は記録用信号光光学系５０１に配置されているものとする。
【００２１】
このように補正用平行平板ガラス６０が配置され、その後にホログラム記録材料５０が配置されている場合、信号光１００の非対称ディストーションが補正用平行平板ガラス６０により対象のディストーションに変換された後、ホログラムとして記録される。したがってこの場合は記録時にディストーションが対象形になっているため再生時発生される回折光のディストーションも対称形となっていて、光軸に対して対称な形のディストーションが得られ、ディストーション補正が通常の光軸に対して対称な光学部品により可能になり、第２の実施形態と同様の効果がある。
【実施例４】
【００２２】
図６は、本発明の第４の実施形態に係るホログラム記録再生装置の要部の構成を示したブロック図である。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。本実施形態のホログラム記録再生装置の構成は第１の実施形態のそれとほぼ同様であるが、レンズ１５とレンズ１６との間にホログラム記録材料５０が配置され、４ｆ系を形成するレンズ１６、１７の後に補正用平行平板ガラス６０が配置されているところが、異なり、また、ホログラム記録材料５０と補正用平行平板ガラス６０の傾きは同一方向になっている。この場合、補正用平行平板ガラス６０は再生用信号光光学系５０２に配置されている。
【００２３】
このように、ホログラム記録材料５０と補正用平行平板ガラス６０を異なる空間に配置することも可能である。この場合、レンズ１５の後の空間とレンズ１７の後の空間は共役な空間（すなわち、結像関係にある空間）で、結像倍率が負の場合、ホログラム記録材料５０と補正用平行平板ガラス６０の傾きは同じ方向の傾きである必要がある。特別な例として、結像倍率が−１の場合は、ホログラム記録材料５０に対して量も方向も同じ傾きに補正用平行平板ガラス６０を入れればよい。本時形態のようにホログラム記録材料５０と補正用平行平板ガラス６０を異なる空間に配置しても、光軸に対して対称な形のディストーションが得られ、ディストーション補正が通常の光軸に対して対称な光学部品により可能になり、第１の実施形態と同様の効果がある。
【実施例５】
【００２４】
図７は、本発明の第５の実施形態に係るホログラム記録再生装置の要部の構成を示したブロック図である。但し、第４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。本実施形態のホログラム記録再生装置の構成は第４の実施形態のそれとほぼ同様であるが、レンズ１３とレンズ１４との間に補正用平行平板ガラス６０が配置され、４ｆ系を形成するレンズ１４、１５の後にホログラム記録材料５０が配置されているところが、異なり、また、同様にホログラム記録材料５０と補正用平行平板ガラス６０が配置されている共役空間の結像倍率は負であるため、両者の傾きは同一方向になっている。この場合、補正用平行平板ガラス６０は記録用信号光光学系５０１に配置されている。
【００２５】
本実施形態では、補正用平行平板ガラス６０とホログラム記録材料５０が共役な関係にある別の空間に配置されているが、補正用平行平板ガラス６０がホログラム記録材料５０が挿入された空間よりも前に位置するだけで、他の構成は第４の実施形態と同様で、同様の効果がある。
【実施例６】
【００２６】
図８は、本発明の第６の実施形態に係るホログラム記録再生装置の要部の構成を示したブロック図である。但し、第５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。本実施形態のホログラム記録再生装置の構成は第５の実施形態のそれとほぼ同様であるが、レンズ１５とレンズ１６との間にホログラム記録材料５０が配置され、４ｆ系を形成するレンズ１６、１７及びレンズ１９、２０の後に補正用平行平板ガラス６０とホログラム記録材料５０が配置され、補正用平行平板ガラス６０とホログラム記録材料５０が配置されている共役空間の結像倍率は正となっているところが異なり、それ故、ホログラム記録材料５０と補正用平行平板ガラス６０の傾きは逆方向になっている。この場合、補正用平行平板ガラス６０は再生用信号光光学系５０２に配置されている。
【００２７】
本実施形態では、補正用平行平板ガラス６０がホログラム記録材料５０が挿入された空間よりも後に位置するだけで、第５の実施形態と同様の理由により同様の効果がある。尚、本実施形態では、共役空間の結像倍率が＋１であるため、ホログラム記録材料５０に対して傾きが逆で量が同じになるように補正用平行平板ガラス６０が挿入されている。図６に示したように共役空間の結像倍率が−１であれば、補正用平行平板ガラス６０の傾きがホログラム記録材料５０と同じになる。
【００２８】
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。例えば信号光光学系に関する発明なので、当然信号光と参照光が同じ光路を通るような、いわゆるＩｎＬｉｎｅ型(もしくはコリニア型)の記録再生方式に対しても、同様に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るホログラム記録再生装置の構成を示した概略図である。
【図２】図１に示した記録用信号光光学系、再生用信号光光学系の詳細構成を示したブロック図である。
【図３】光学系で発生するグリッドディストーション例を示した図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るホログラム記録再生装置の要部の構成を示したブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るホログラム記録再生装置の要部の構成を示したブロック図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係るホログラム記録再生装置の要部の構成を示したブロック図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係るホログラム記録再生装置の要部の構成を示したブロック図である。
【図８】本発明の第６の実施形態に係るホログラム記録再生装置の要部の構成を示したブロック図である。
【図９】従来のホログラム記録再生装置の要部の構成を示したブロック図である。
【図１０】光学系のディストーションの有無について説明する図である。
【符号の説明】
【００３０】
１１……レーザ光源、１２……空間変調器（ＳＬＭ）、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０……レンズ、３０……イメージセンサ、５０……ホログラム記録材料、６０……補正用平行平板ガラス、５００……信号光光学系、５０１……記録用信号光光学系、５０２……再生用信号光光学系。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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