(57)【要約】 【課題】位相相関多重方式で多重記録したホログラム記録媒体の複数装置間での互換再生をとること。【解決手段】カートリッジを用いたホログラム記録メディア２０の筐体２１の一部にディフューザ２３を配置し、参照光２００はディフューザ２３を通してスペックル状になって前記筐体内部に入射され、データにより強度変調された信号光１００と干渉し、その時、生成される干渉縞が記録媒体２２に記録される。このカートリッジを用いたホログラム記録メディアを他の再生装置で再生する場合、参照光（照明参照光）２００は取り付けてあるディフューザ２３を通してスペックル状になるため、記録時と同一のスペックルパターンを有する参照光を再現性良く生成できるため、複数再生装置間での互換再生を容易にとることができる。【選択図】図１  
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光と参照光の干渉縞を記録する記録媒体と、
前記記録媒体を収納する筐体と、
前記筐体の一部に配置されたディフューザと、
を具備し、
前記参照光は前記ディフューザを通してスペックル状になって前記筐体内部に入射されることを特徴とするカートリッジを用いたホログラム記録メディア。
【請求項２】
前記信号光を前記筐体内に導入する透光性の窓を前記筐体の一部で前記ディフューザに近接した位置に配置することを特徴とするカートリッジを用いたホログラム記録メディア。
【請求項３】
前記窓の周囲に前記ディフューザを配置することを特徴とする請求項２記載のカートリッジを用いたホログラム記録メディア。
【請求項４】
前記ディフューザと前記窓は前記記録媒体に対して平行な面内で一体にスライド自在に前記筐体に取り付けてあることを特徴とする請求項２または３記載のカートリッジを用いたホログラム記録メディア。
【請求項５】
前記記録媒体はディスク状で回転自在に前記筐体内に収納されていることを特徴とする請求項１記載のカートリッジを用いたホログラム記録メディア。
【請求項６】
前記記録媒体は移動自在に前記筐体内に収納されていることを特徴とする請求項１または５記載のカートリッジを用いたホログラム記録メディア。
【請求項７】
前記記録媒体が前記筐体内を移動した際に、前記筐体の一部が開口して前記記録媒体の一部が外部に突出することを特徴とする請求項６記載のカートリッジを用いたホログラム記録メディア。
【請求項８】
前記ディフューザは微動可能に前記筐体に取り付けてあることを特徴とする請求項１記載のカートリッジを用いたホログラム記録メディア。
【請求項９】
前記ディフューザはレンズ機能と参照光の位相変調機能を一体とした光学素子であることを特徴とする請求項１記載のカートリッジを用いたホログラム記録メディア。
【請求項１０】
スペックル状の照明参照光をカートリッジを用いたホログラム記録メディアに照射して記録データを再生するホログラム再生装置であって、
前記カートリッジを用いたホログラム記録メディアの筐体の一部に、前記照明参照光をスペックル状にするディフューザを備えていることを特徴とするホログラム再生装置。
【請求項１１】
スペックル状の参照光とデータにより強度変調された信号光の干渉縞をカートリッジを用いたホログラム記録メディアに記録するホログラム記録装置であって、
前記カートリッジを用いたホログラム記録メディアの筐体の一部に、前記参照光をスペックル状にするディフューザを備えていることを特徴とするホログラム記録装置。
【請求項１２】
前記データは位相相関多重方式により前記カートリッジを用いたホログラム記録メディアに多重記録され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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相相関多重方式によりホログラムを記録再生するホログラム記録再生装置に係り、特にカートリッジを用いたホログラム記録メディアへのディフューザの配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報を記録メディアに３次元的に記録することで、大きな記録容量が達成可能とされるホログラムメモリー分野においては、従来から、角度多重、シフト多重、波長多重、位相変調多重など様々な記録再生方法が提案されている。中でもディスクに代表される回転媒体を用いたホログラムの記録再生には、シフト多重記録方式を採る場合がある。
【０００３】
このシフト多重方式でホログラム記録を行う従来の記録再生装置は、図１４に示すような構成を有している。記録時、記録するデータページを空間光変調器（透過性の液晶表示装置）８に表示させた後、レーザー光源２から照射された干渉性を持つレーザー光はビームスプリッタ４に入射し、記録光１００と参照光２００に分岐される。記録光１００はミラー−６を介して空間光変調器８に入射される。記録光１００はデータペ−ジが表示された空間光変調器８を通ることで、空間光変調（強度変調）される。変調された記録光１００はフーリエレンズ１０によりホログラム記録メディア１２の記録エリアに集光される。一方、参照光２００はミラー１４によりその進行方向を変えた後、フーリエレンズ１８により記録光１００とホログラム記録メディア１２中で一定の角度をもって交わる様に照射されて干渉縞を発生させる。この干渉縞の空間分布に従った屈折率分布として上記したデータページがホログラム記録メディア１２に記録される。
【０００４】
一枚のホログラムを記録した後は、ホログラム記録メディア１２を光学系に対して相対的に一定距離移動させ、次のホログラムを記録する。図１４の場合は、一枚のホログラム記録メディア１２を記録する毎にスピンドルモータ５によってディスク状ホログラム記録メディアを一定角度回転させる。ホログラム記録メディア１２が一周回転したら、半径方向に光学系、若しくはホログラム記録メディア１２を移動し、再びメディア周内方向の記録を行う。以上を繰り返して、ホログラム記録メディア１２の全面に亙って多数のホログラムを記録する。
【０００５】
このようにして記録したホログラムを再生する際は、そのホログラムを記録した時と同じ位置より、同じ波面の参照光（照明参照光）２００をホログラム記録メディア１２に対して照射する。これにより、ホログラム記録メディア１２の記録トラックに記録されている干渉縞に対応する回折光が発生し、この回折光が逆フーリエレンズ９により撮像装置１１内の撮像素子に集光されて受光され、得られた受光信号は解析されて元の画像データ（データページ）になる。
【０００６】
ここで、ホログラム記録メディア１２が記録する波長と比較して十分に厚い場合、各ホログラムが空間的に一部重なっていても、それぞれのホログラム間のシフト量がある一定値より大きければ、目的のホログラムのみが再生されることが知られている。このシフト量のある一定値は、参照光２００と記録光１００の交角や、各々のレンズのｆ値、及びホログラム記録メディア１２の厚さ等に依存するが、イントラック方向では数μｍから数十μｍ程度の値を実現することが可能である（例えば特許文献１参照）。なお、参照光として球面波を用いると、シフト選択性に異方性が生じ、クロストラック方向のシフト選択性は１ｍｍくらいとなる。
【０００７】
上記のようにホログラム記録メディアの記録場所を僅かずつ平行移動させて多重記録するシフト多重では、参照光２００として球面波を用いるので、シフト選択性に異方性があり、一方向にしか記録密度を上げることができないため、このシフト選択性を上げるために、参照光２００をディフューザに通してスペックル状にすることによりその波面を非常に複雑にして、参照光２００が僅かにシフトしただけで、元の参照光と移動した参照光との間で波面の不一致が起きるようにし、イントラック並びにクロストラックのいずれの方向に対してもシフト選択性を上げて、記録多重度を大幅に向上させることができる位相相関多重方式のホログラムストレージ方法が開発されている。
【特許文献１】特開２０００−８９６４８号公報  （第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この位相相関多重方式では、上記したように参照光２００をスペックル状にするディフューザを搭載するため、ホログラム再生装置間の互換性をとるには全く同じディフューザを作成して、これら全てのホログラム再生装置に搭載しなければならない。しかしながらディフューザは参照光２００の位相をランダムに位相変調するもので同一のディフューザを再現性良く作成するには、要求される精度から考えて非常に難しく、したがって、ホログラム再生装置間での互換再生が難しいという問題があった。
【０００９】
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、位相相関多重方式で多重記録したホログラム記録媒体の複数装置間での互換再生を容易にとることができるカートリッジを用いたホログラム記録メディア及びこのカートリッジを用いたホログラム記録メディアにデータを位相相関多重方式で記録再生す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】
【００１０】
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記録する記録媒体と、前記記録媒体を収納する筐体と、前記筐体の一部に配置されたディフューザとを具備し、前記参照光は前記ディフューザを通してスペックル状になって前記筐体内部に入射されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、スペックル状の照明参照光をカートリッジを用いたホログラム記録メディアに照射して記録データを再生するホログラム再生装置であって、前記カートリッジを用いたホログラム記録メディアの筐体の一部に、前記照明参照光をスペックル状にするディフューザを備えていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、スペックル状の参照光とデータにより強度変調された信号光の干渉縞をカートリッジを用いたホログラム記録メディアに記録するホログラム記録装置であって、前記カートリッジを用いたホログラム記録メディアの筐体の一部に、前記参照光をスペックル状にするディフューザを備えていることを特徴とする。
【００１３】
このように本発明では、カートリッジを用いたホログラム記録メディアに参照光をスペックル状にするディフューザを取り付けてあり、記録時にはこのディフューザによりスペックル状にされた参照光とデータにより強度変調された信号光との干渉縞がカートリッジを用いたホログラム記録メディアの記録媒体に記録される。このカートリッジを用いたホログラム記録メディアを他の再生装置で再生する場合、記録時の参照光と同一の照明参照光が必要であるが、この照明参照光もカートリッジを用いたホログラム記録メディアに取り付けてあるディフューザによりスペックル状となってカートリッジを用いたホログラム記録メディアの記録媒体に照射され、記録データが再生される。これにより、記録時と再生時に使用するディフューザは再生装置が変っても同一であるため、照明参照光のスペックルパターンと記録時の参照光のスペックルパターンを容易に同一にすることができ、再生装置間の互換性を容易にとることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、カートリッジを用いたホログラム記録メディアにディフューザを取り付けることによって、再生装置が変っても常に同じディフューザを用いて照明参照光をスペックル状にすることにより、位相相関多重方式で多重記録したホログラム記録媒体の複数装置間での互換再生を容易にとることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
位相相関多重方式で多重記録したホログラム記録媒体の複数装置間での互換再生をとる目的を、カートリッジを用いたホログラム記録メディアに参照光（又は照明参照光）をスペックル状にするディフューザを取り付けることによって実現した。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るカートリッジを用いたホログラム記録メディアの構成を示した斜視図であり、図２はその上面図である。カートリッジを用いたホログラム記録メディア２０は、四角形状の筐体２１内に、ディスク型の記録媒体２２を回転自在に収納して構成され、更に、筐体２１の一部に、参照光２００が入射されるディフューザ２３と、信号光１００が入射される透光性の窓２４が配置されている。また、ディフューザ２３及び窓２４は一体に支持枠２５に固定されていて、この支持枠２５は筐体２１のスライド部２６に摺動自在に取り付けてある。
【００１７】
図３は上記した支持枠２５とスライド部２６の詳細構成を示した断面図である。支持枠２５の両端部は、筐体２１に設けられた貫通部分の側壁に形成された溝２６１に摺動自在に嵌合し、これにより筐体２１で支持されると共に、自在に摺動して移動できるようになっている。
【００１８】
上記したディフューザ２３のスペックルサイズから決まるシフト選択性は、データを位相相関多重でホログラム記録媒体２２に記録する際のシフト量より小さくなければならない。さらに、ディフューザ２３の最高周波数は、記録媒体２２での参照光２００の照射範囲が信号光の照射範囲を全てカバ−するように決められている。具体的には信号光１００と参照光２００で同じＮＡのレンズを用いた場合は信号光を強度変調する空間光変調器の画素のピッチで決まる周波数よりも、ディフューザの最高周波数が高くなければならない。また、レンズが違う場合はＮＡも考慮して計算し、ホログラム記録媒体２２での参照光２００の照射範囲が信号光１００の照射範囲を全てカバ−するように決められている。
【００１９】
ここで、上記スペックルサイズは１．２２×λ÷２ＮＡで表わされる。但し、λは使用波長、ＮＡは参照光をメディア上に集光するレンズのＮＡである。また、レンズを用いないときはディフューザ２３の開口をＤ、ディフューザとメディアの距離をＬとしたとき、ＮＡ＝（Ｄ／２）÷Ｌとなる。
【００２０】
また、ディフューザ２３としては、スペックルを発生するものであれば各種のものが使用できる。具体的には擦りガラス、図４に示すような表面レリーフ型ディフューザ、図５に示すような２値や多値のセル構造の位相マスク、マルチモードファイバ（図示せず）など、光を（吸収があったとしても部分的に）透過するもので、表面または内部が物理的に荒れているものが代表例であるが、これらに限定されるものではない。
【実施例２】
【００２１】
図６は本発明の第２の実施の形態に係る位相相関多重方式のホログラム記録再生装置の要部の構成を示した図である。図１に示したカートリッジを用いたホログラム記録メディア２０は本実施の形態のホログラム記録再生装置内にセットされる。記録時、空間光変調器８によりデータページで強度変調された信号光１００は、記録光光学系のフーリエレンズ１０を通って絞られ、それがカートリッジを用いたホログラム記録メディア２０の窓２４を通して筐体２１内部に入射し、記録媒体２２の記録スポット（３次元的な範囲）を照射する。
【００２２】
また、同時に参照光光学系のフーリエレンズ１８を通って絞られた参照光２００は、カートリッジを用いたホログラム記録メディア２０に取り付けてあるディフューザ２３によりスペックル状になって筐体２１内部に入射し、それが記録媒体２２の参照光スポットを照射する。但し、参照光スポットは記録スポットより大きく且つ、記録スポットを内部に含む範囲となる。これにより、ホログラム記録媒体２２の記録スポットに信号光１００と参照光２００の干渉縞としてデータが記録される。
【００２３】
再生時、記録時と同一の参照光（照明参照光）２００は参照光（または照明光）光学系のフーリエレンズ１８を通って絞られ、ディフューザ２３によりスペックル状になって筐体２１内部に入射し、それがホログラム記録媒体２２の記録スポットを照射する。これにより発生した回折光はカートリッジの筐体２１の背面から外部に出光するため、この回折光を再生光光学系の逆フーリエレンズ９で撮像装置１１に結像させることにより、記録データが再生される。
【００２４】
尚、記録、再生時に、ホログラム記録媒体２２の書き込みまたは読み出しアドレスの変化に対応して、支持枠２５が筐体２１のスライド部２６に対してホログラム記録媒体２２の半径方向に移動することにより、ディフューザ２３と窓２４が目標のアドレスに近接した位置に移動する。これにより、ホログラム記録媒体２２の全ての書き込みまたは読み出しアドレスにデータを書き込んだり或いは読み出したりできるようになっている。
【００２５】
本実施の形態によれば、ディフューザ２３をカートリッジを用いたホログラム記録メディア２０の筐体２１に取り付けてあるため、例えば別の再生装置でこのカートリッジを用いたホログラム記録メディア２０からデータを読み出す場合、ディフューザ２３はカートリッジの筐体２１について回るため、常に同じものを使用することができ、それ故、再生時に記録時と同一のスペックルパターンを有する参照光２００を再現性良く生成することができる。それ故、再生装置間の互換性を大幅に向上させることができる。また、ディフューザ２３をカートリッジを用いたホログラム記録媒体２０に取り付けるだけで良いため、上記効果を安価且つ容易に得ることができる。
【００２６】
尚、上記した実施の形態のカートリッジを用いたホログラム記録メディア２０は、光学系のサーボ動作によって、信号光１００と参照光２００が移動してホログラム記録媒体２２の目標アドレスの半径方向の変化に追随してデータの読み出し及び書き込みを行う方式の記録再生装置用である。しかし、ホログラム記録媒体２２が半径方向に移動して信号光１００と参照光２００を目標アドレスに導くサーボ方式の記録再生装置に対しては、図７に示す如く、筐体２１の一部に、参照光２００が入射されるディフューザ２３と、信号光１００が入射される透光性の窓２４が固定配置されたカートリッジを用いたホログラム記録メディア２０を用いれば良い。
【００２７】
ところで、この記録媒体２２が半径方向に移動する方式では、筐体２１をホログラム記録媒体２２が移動できるように大きくするか或いは、筐体２１のサイドが開くようになっていて、ホログラム記録媒体２２が移動した際には、図８に示すようにホログラム記録媒体２２の一部が筐体２１の外側に突出できる構造が必要になる。
【００２８】
また、カートリッジを用いたホログラム記録メディア２０からデータを再生する際に、記録トラックに追従してデータを再生するためトラッキング制御を掛けなければならないが、その場合、カートリッジを用いたホログラム記録メディア２０の筐体２１に配置されているディフューザ２３を図９に示す矢印４０方向に微動させて、このディフューザ２３によりスペックル状になってホログラム記録媒体２２を照射する参照光２００の照射範囲を微動させることにより、トラッキング制御を行うようにしてある。その場合、参照光２００がディフューザ２３に平行光で入射するようにすれば、参照光２００の相対位置に関するマージンが比較的大きくとれることになる。図２のディフューザ２３と窓２４をスライドさせる方式のものはこのスライド機構を用いてトラッキング制御を行うことができるが、図６に示した固定式のものでは、上記したようにディフューザ２３を微動させる機構が別途必要である。
【実施例３】
【００２９】
図１０は、本発明の第３の実施の形態に係るカートリッジを用いたホログラム記録メディアの構成を示した斜視図であり、図１１はその上面図である。但し、図１に示した第１の実施の形態と同様の部分には同一符号を付して説明する。カートリッジを用いたホログラム記録メディア３０は、四角形状の筐体２１内に、ディスク型の記録媒体２２を回転自在に収納して構成され、更に、筐体２１の一部に、信号光１００が入射される透光性の丸い窓３１が配置され、さらにその周囲に参照光２００が入射される円環状のディフューザ３２が配置されている。また、ディフューザ３２及び窓３１は一体に支持枠３３に固定されていて、この支持枠３３は筐体２１のスライド部２６に摺動自在に取り付けてある。
【００３０】
このカートリッジを用いたホログラム記録メディア３０は、信号光１００と参照光２００が一方向から照射されるインライン型のホログラム記録再生装置にセットされて用いられるものである。そのため、空間光変調器で強度変調された信号光１００が窓３１の部分を通過し、信号光１００の周囲の参照光２００の部分が窓３１を囲む円環状のディフューザ３２を通過する。そして、ディフューザ３２によりスペックル状になった参照光２００と信号光１００が記録媒体２２のところで干渉して生じる干渉縞が記録される。
【００３１】
本実施の形態もディフューザ３２がカートリッジを用いたホログラム記録メディア３０に取り付けてあるため、再生時に記録時と同一のスペックルパターンを有する参照光２００を再現性良く生成することができ、再生装置間の互換性を大幅に向上させることができ、第１の実施の形態と同様の効果がある。
【００３２】
尚、上記した実施の形態のカートリッジを用いたホログラム記録メディア３０は、光学系のサーボ動作により信号光１００と参照光２００が移動してホログラム記録媒体２２の目標アドレスの半径方向の変化に追随してデータの読み出し及び書き込みを行う方式の記録再生装置用である。しかし、ホログラム記録媒体２２が半径方向に移動して信号光１００と参照光２００を目標アドレスに導くサーボ方式の記録再生装置に対しては、筐体２１の一部に、参照光２００が入射されるディフューザ３２と、信号光１００が入射される透明な窓３１が固定配置されている。また、このインライン方式ホログラム記録再生装置にこのカートリッジを用いたホログラム記録メディア３０をセットしてデータを再生する際のサーボは、第１の実施の形態で説明したのと同様に、固定式の場合はディフューザ３２を微動させ、スライド式の場合は支持枠３３を微動させて、トラッキング制御を行うことができる。
【００３３】
また、本発明は上記実施の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、上記したディフューザ２３（３２）の裏側にレンズを実装すれば、ホログラム記録媒体２２上の参照光のスポットサイズを小さくして記録密度を上げることも可能であり、そのため、ディフューザにレンズを組み合わせる場合が多い。この場合、レンズとディフューザを別々に用意しても良いし、図１２に示すようにディフューザ４１の後ろにフレネルレンズ４２がついた光学素子５１或いは、図１２においてディフューザ４１の凸部をフレネルレンズ４２側にあつめた構造を持つレンズとディフューザを一体にした図１３に示したような光学素子５２を用いても良い。このように一体化した光学素子５２をカートリッジを用いたホログラム記録メディアに装着して用いれば、信頼性、および装置の小型化に寄与することになる。また、図１２に示した例では２値セル構造の位相マスク及びフレネルレンズを一体とした構造をとるが、スペックルを発生する各種形態のディフューザとフレネルレンズを組み合わせて一体にすることが可能であり、図１３に示した形態に限ることはない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るカートリッジを用いたホログラム記録メディアの構成を示した斜視図である。
【図２】図１に示したカートリッジを用いたホログラム記録メディアの上面図である。
【図３】図１に示したカートリッジを用いたホログラム記録メディアの部分断面図である。
【図４】図１に示したディフューザの具体例を示した図である。
【図５】図１に示したディフューザの他の具体例を示した図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る位相相関多重方式のホログラム記録再生装置の要部の構成を示した図である。
【図７】カートリッジを用いたホログラム記録メディアの他の実施例を示した上面図である。
【図８】カートリッジを用いたホログラム記録メディアの更に他の実施例を示した上面図である。
【図９】図１に示したカートリッジを用いたホログラム記録メディアのサーボ動作を示した説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係るカートリッジを用いたホログラム記録メディアの構成を示した斜視図である。
【図１１】図９に示したカートリッジを用いたホログラム記録メディアの上面図である。
【図１２】フレネルレンズとディフューザを組み合わせた光学素子の側面図である。
【図１３】フレネルレンズとディフューザを一体に形成して成る光学素子の側面図である。
【図１４】従来のシフト多重方式のホログラム記録再生装置の構成例を示した概略図である。
【符号の説明】
【００３５】
８……空間光変調器、９……逆フーリエレンズ、１０、１８……フーリエレンズ、１１……撮像装置、２０、３０……カートリッジを用いたホログラム記録メディア、２１……筐体、２２……記録媒体、２３、３２……ディフューザ、２４、３１……窓、２５、３３……支持枠、２６……スライド部、５１、５２……光学素子、２６１……溝。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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