(57)【要約】【課題】  記録用レーザビームの中心波長と再生用レーザビームの中心波長のずれが生じた場合でも、データを確実に再生する。【解決手段】  ホログラフィックメモリ再生装置１００は、再生用レーザビームを生成するレーザ光源１０１ａを備えている。レーザ光源１０１ａとしては波長分布の広い半導体パルセーションレーザが使用される。レーザ光源１０１ａからのビームはＮＤフィルタ１０２ａ、ビームエキスパンダ１０３ａ、ミラー１０４ａ、ミラー１０８およびフーリエ変換レンズ１０９を経由してホログラフィックメモリ１２０に照射される。参照光はホログラフィックメモリに形成されている干渉パターンによって空間的に変調され、かつ回折されて、フォトディテクタ１３０で受光される。フォトディテクタからの信号が信号処理手段によって復調されることにより、もとのデータが再生される。【選択図】  図１
2005077610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データが光の干渉パターンとして記録されているホログラフィックメモリから前記データを再生するホログラフィック再生装置であって、
記録用レーザビームの中心波長（λ０）と再生用レーザビームの中心波長（λ１）の差（｜λ１−λ０｜）と同等かまたはそれよりも広い波長分布（λｗ）をもつ当該再生用レーザビームを生成する再生用レーザ光源と、
前記再生用レーザビームを用いて前記ホログラフィックメモリから前記データを再生するデータ再生手段を備えているホログラフィックメモリ再生装置。
【請求項２】
前記再生用レーザビームの波長分布（λｗ）は、前記記録用レーザビームの中心波長（λ０）と前記再生用レーザビームの中心波長（λ１）との差（｜λ１−λ０｜）の１０倍以内である請求項１に記載のホログラフィックメモリ装置。
【請求項３】
前記再生用レーザ光源は、半導体パルセーションレーザである請求項１または２に記載のホログラフィックメモリ再生装置。
【請求項４】
ホログラフィックメモリにデータを光の干渉パターンとして記録するとともに、前記ホログラフィックメモリから前記データを再生するホログラフィック記録再生装置であって、
記録用レーザビームを生成する記録用レーザ光源と、
前記記録用レーザビームを用いてデータを記録するデータ記録手段と、
記録用レーザビームの中心波長（λ０）と再生用レーザビームの中心波長（λ１）の差（｜λ１−λ０｜）と同等かまたはそれよりも広い波長分布（λｗ）をもつ当該再生用レーザビームを生成する再生用レーザ光源と、
前記再生用レーザビームを用いて前記ホログラフィックメモリから前記データを再生するデータ再生手段を備えているホログラフィックメモリ記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィックメモリ再生装置およびホログラフィックメモリ記録再生装置に関し、より詳細には、小型かつ軽量であり、しかも記録データを確実に再生することが可能なホログラフィックメモリ再生装置およびホログラフィックメモリ記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大容量かつ高速記録再生が可能な記録媒体としてホログラフィックメモリが注目されている。ホログラフィック記録では、空間的に変調されたレーザビーム（信号光）およびこれと可干渉性を持つレーザビーム（参照光）を干渉させることによって生成される干渉パターンを感光性媒体中に記録させる。再生時には、参照光を照射することによって生成される回折光を検出することで記録データが読み出される。さらに、２つのビームの干渉条件を変えることで媒体中の同一領域に異なった干渉縞を多数記録することも可能であり、これは多重記録と呼ばれている。多重記録方法としては、角度多重、シフト多重、波長多重、位相コードシフト多重などが提唱されている。この多重化によってデータ記録密度を大幅に向上させることが可能となり、ホログラフィックメモリが大容量ストレージの候補とされている所以である。
【０００３】
例えば、波長多重記録においては、小型で取り扱いの容易な波長可変レーザダイオード（ＬＤ）を光源に用いた波長多重ホログラフィ記録装置が知られている（特許文献１）。参照光および信号光の波長を変えて記録媒体に異なる間隔の干渉縞を生成して多重記録する場合に、記録再生用光源として波長可変レーザダイオード（ＬＤ）を用いることにより、装置の小型化、高速化を実現するものである。
【特許文献１】特開平０８−２４９８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、ホログラフィックメモリは波長多重記録を行うことができるという特徴を有するが、これはホログラフィックメモリが波長選択性をもっていることに起因する。このことは、裏返せば、記録波長と同じ波長でなければデータを再生することができないことを意味し、波長安定性が高いことが光源に対して要求される。したがって、記録用レーザおよび再生用レーザとしては、波長安定性が高く波長分布の狭いガスレーザや固体レーザが一般に使用されていた。
【０００５】
しかしながら、記録再生用レーザとしてガスレーザや固体レーザなどを使用した場合でも、記録時の波長と再生時の波長のずれが生じた場合にデータの再生ができないという問題がある。一方、ガスレーザや固体レーザは大型であり高価でもある。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、記録用レーザビームの中心波長と再生用レーザビームの中心波長のずれが生じた場合でも、データを確実に再生することが可能なホログラフィックメモリ再生装置およびホログラフィックメモリ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】
【０００７】
本発明の前記目的は、データが光の干渉パターンとして記録されているホログラフィックメモリから前記データを再生するホログラフィック再生装置であって、記録用レーザビームの中心波長（λ０）と再生用レーザビームの中心波長（λ１）の差（｜λ１−λ０｜）と同等かまたはそれよりも広い波長分布（λｗ）をもつ当該再生用レーザビームを生成する再生用レーザ光源と、前記再生用レーザビームを用いて前記ホログラフィックメモリから前記データを再生するデータ再生手段を備えているホログラフィックメモリ再生装置によって達成される。ここで、波長分布とは、レーザの波長のスペクトル分布においてピーク強度の１／ｅ２まで減衰する点間の波長間隔をいう。
【０００８】
本発明によれば、記録用レーザビームの中心波長と再生用レーザビームの中心波長のずれが生じた場合でも、データを確実に再生することができる。
【０００９】
本発明の好ましい実施態様において、前記再生用レーザビームの波長分布（λｗ）は、前記記録用レーザビームの中心波長（λ０）と前記再生用レーザビームの中心波長（λ１）との差（｜λ１−λ０｜）の１０倍以内である。
【００１０】
本発明の好ましい実施態様によれば、記録用レーザビームの中心波長と再生用レーザビームの中心波長のずれが生じた場合でも、データをさらに確実に再生することができる。
【００１１】
本発明の好ましい実施態様において、前記再生用レーザ光源は、半導体パルセーションレーザである。
【００１２】
本発明の好ましい実施態様によれば、小型、軽量かつ低廉な装置を実現することができる。
【００１３】
本発明の前記目的はまた、ホログラフィックメモリにデータを光の干渉パターンとして記録するとともに、前記ホログラフィックメモリから前記データを再生するホログラフィック記録再生装置であって、記録用レーザビームを生成する記録用レーザ光源と、前記記録用レーザビームを用いてデータを記録するデータ記録手段と、記録用レーザビームの中心波長（λ０）と再生用レーザビームの中心波長（λ１）の差（｜λ１−λ０｜）と同等かまたはそれよりも広い波長分布（λｗ）をもつ当該再生用レーザビームを生成する再生用レーザ光源と、前記再生用レーザビームを用いて前記ホログラフィックメモリから前記データを再生するデータ再生手段を備えているホログラフィックメモリ記録再生装置によっても達成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、記録用レーザビームの中心波長と再生用レーザビームの中心波長のずれが生じた場合でも、データを確実に再生することができ、しかも小型、軽量かつ低廉なホログラフィックメモリ再生装置を実現することができる。
【００１５】
また、本発明によれば、記録用レーザビームの中心波長と再生用レーザビームの中心波長のずれが生じた場合でもデータを確実に再生することができ、しかも低廉なホログラフィックメモリ記録再生装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施態様について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の好ましい実施態様にかかるホログラフィックメモリ再生装置を示す模式図である。
【００１８】
図１に示されるように、このホログラフィックメモリ再生装置１００は、再生用レーザビームを生成するレーザ光源１０１ａを備えている。レーザ光源１０１ａとしては波長分布の広い半導体パルセーションレーザが使用される。レーザ光源１０１ａから出射したレーザビームの光路上には、余分な光量を除去する減光（ＮＤ）フィルタ１０２ａと、ビーム径を拡大しかつ平行光にするビームエキスパンダ１０３ａと、ビームの進行方向を所定の方向に変更させるミラー１０４ａおよび１０８が配置されている。ビームエキスパンダ１０３ａは例えば図示のようにコリメートレンズ１２１ａ、シャッター１２２ａおよびコリメートレンズ１２３ａからなるものである。ミラー１０８によって光路が変更させられたビームの光路上にはフーリエ変換レンズ１０９およびホログラフィックメモリ１２０が設けられている。さらに、ホログラフィックメモリ１２０に入射し、回折したビームの進行方向には逆フーリエ変換レンズ１２９およびフォトディテクタ１３０が設けられている。
【００１９】
図２は、再生用レーザビームの波長分布を示すグラフである。図２において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸はビーム出力（ｍＷ）をそれぞれ示している。
【００２０】
図２に示されるように、半導体パルセーションレーザは、所定の波長λｐ（例えば４１０ｎｍ）を中心とした広い波長分布をもっている。ここで、マルチモードの波長分布は、各モードの最大点を結ぶ包絡線においてピーク強度の１／ｅ２まで減衰する点間の波長間隔として定義される。このような波長分布は高周波重畳法によって実現される。高周波重畳法では、レーザビームの過渡特性を利用して縦モード波形をマルチモード化している。すなわち、信号発生器の周波数を数百ＭＨｚにしてＬＤ光出力をオン・オフさせことで縦モード波形のマルチモード化が実現される。
【００２１】
図３は、記録用レーザビームと再生用レーザビームの波長分布の示すグラフであって、特に記録用レーザビームの中心波長と再生用レーザビームの中心波長との間にずれがある場合を示している。
【００２２】
図３に示されるように、記録用レーザの波長分布は狭く、実質的に単一の波長λ０である。これに対し、図２にも示したように、再生用レーザは広い波長分布λｗをもっている。
【００２３】
再生用レーザの中心波長をλ１とすると、記録用レーザビームの中心波長λ０と再生用レーザビームの中心波長λ１との差（ずれ）λshiftは、
λshift＝｜λ１−λ０｜
で表される。本実施態様において、再生用レーザビームの波長分布λwは、記録用レーザビームの中心波長λ０と再生用レーザビームの中心波長λ１との差λshiftと同等かそれよりも広く設定される。このようにすることで、再生時に記録用レーザビームの波長を確実にカバーすることができる。ただし、再生用レーザビームの波長分布λwが広ければ広いほど良いというわけではない。再生用レーザビームの波長分布λｗが広すぎるとホログラフィックメモリへの入射光量に対するＣＣＤの受光量が低下する。したがって、再生用レーザビームの波長分布λwはλshiftの１０倍以下であることが好ましい。すなわち、
１≦λw／λshift≦１０
という条件を満足することが好ましい。
【００２４】
以上のように構成されたホログラフィックメモリ再生装置１００において、ホログラフィックメモリに記録されているデータの再生は次のように行われる。
【００２５】
まず、予めホログラフィックメモリ１２０を回転させて参照光の照射位置を所望の位置に合わせる。そして、レーザ光源１０１ａから再生用レーザビームを出射する。レーザ光源１０１ａからのビームはＮＤフィルタ１０２ａ、ビームエキスパンダ１０３ａ、ミラー１０４ａ、ミラー１０８およびフーリエ変換レンズ１０９を経由して、参照光としてホログラフィックメモリ１２０に照射される。参照光はホログラフィックメモリ１２０のデータ記録位置に形成されている干渉パターンによって空間的に変調され、かつ回折されて、所定の方向、詳細には記録時に照射された信号光の進行方向に出射される。この参照光はフォトディテクタ１３０で受光される。そして、フォトディテクタ１３０からの信号が信号処理手段によって復調されることにより、もとのデータが再生される。
【００２６】
以上説明したように、本実施態様によれば、再生用レーザとして波長分布の広い半導体パルセーションレーザを用いるので、記録用レーザビームの中心波長と再生用レーザビームの中心波長のずれが生じた場合でも、データを確実に再生することができる。また特に、半導体レーザが使用されることから、小型、軽量かつ低廉なホログラフィック再生装置を実現することができる。
【００２７】
前記実施態様においては、再生系システムについて説明したが、記録系と再生系とが１つになっていてもよい。
【００２８】
図４は、本発明の好ましい実施態様にかかるホログラフィックメモリ記録再生装置の構成を示す模式図である。なお、図１と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２９】
図４に示されるように、このホログラフィックメモリ記録再生装置４００は、再生用のレーザ光源１０１ａとは別に、ガスレーザや固体レーザといった波長安定性の高いレーザ光源１０１ｂを備えている。レーザ光源１０１ａから出射したビームの光路上には、ＮＤフィルタ１０２ａ、ビームスプリッタ１０３ａおよびミラー１０４ａが設けられている。
【００３０】
またレーザ光源１０１ｂから出射したレーザビームの光路上には、不要な光量を除去するＮＤフィルタ１０２ｂと、ビーム径を拡大するビームエキスパンダ１０３ｂと、ビームの進行方向を所定の方向に変更させるミラー１０４ｂが配置されている。ビームエキスパンダ１０３ｂは例えば図示のようにコリメートレンズ１２１ｂ、シャッター１２２ｂおよびコリメートレンズ１２３ｂからなるものである。
【００３１】
ミラー１０４ａおよび１０４ｂの向きは、それぞれのミラーで反射したビームの光路が一致するように設定されている。そして、ミラー１０４ａおよび１０４ｂによって光路が変更させられたビームの共通の光路上には、入射ビームを２分割して信号光と参照光を生成するビームスプリッタ１０５が設けられている。ビームスプリッタ１０５によって分割された一方のビームの光路上には、シャッター１０６およびデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）１０７が配置されている。ＤＭＤ１０７は微小なミラー素子がマトリックス配置されたものであって、各ミラー素子の向きを２方向あるいは多方向に選択的に制御可能に構成されている。ＤＭＤ１０７は図示しないコントローラによって制御される。入力されたデータに基づいてコントローラがＤＭＤ１０７のミラー素子の向きを制御するので、ＤＭＤ１０７で反射したビームは空間的に変調される。ＤＭＤ１０７で反射した信号光の進行方向にはフーリエ変換レンズ１１９およびホログラフィックメモリ１２０が設けられている。さらに、ホログラフィックメモリを透過したビームの進行方向には逆フーリエ変換レンズ１２９およびフォトディテクタ１３０が設けられている。ビームスプリッタ１０５によって分割された他方のビームである参照光の光路上にはミラー１０８が配置されており、ミラー１０８で反射した参照光の進行方向にはフーリエ変換レンズ１０９およびホログラフィックメモリ１２０が設けられている。
【００３２】
以上のように構成されたホログラフィックメモリ記録再生装置４００において、ホログラフィックメモリへのデータの記録は次のように行われる。
【００３３】
まず、予めホログラフィックメモリを回転させて信号光および参照光の照射位置を所望の位置に合わせる。そして、レーザ光源１０１ｂから記録用レーザビームを用いてデータを記録する。そのため、シャッター１０６およびシャッター１２２ｂを予めオフにし、シャッター１２２ａを予めオンにする。記録用レーザ光源１０１ｂからのビームはＮＤフィルタ１２１ｂによって過剰な光量が除去され、ビームエキスパンダ１０３ｂによってビーム径が拡大されかつ平行光にされた後、ミラー１０４ｂで反射し、反射方向にあるビームスプリッタ１０５に入射する。そして、ビームスプリッタ１０５に入射したビームは信号光と参照光に分割される。信号光はＤＭＤ１０７によって空間的に変調された後、フーリエ変換レンズ１１９によって集光されて、ホログラフィックメモリ１２０に照射される。一方、参照光はミラー１０８で反射し、フーリエ変換レンズ１０９によって集光されて信号光の照射位置と同じ位置に照射される。ホログラフィックメモリ１２０の記録層内で信号光と参照光が重ね合わせられることで、データがこれらの干渉パターンとして記録される。
【００３４】
再生時には、シャッター１０６および１２２ｂが予めオンにされて信号光の通過が遮断される。またシャッター１２２ａが予めオフにされて再生用レーザビームの通過が許可される。再生用レーザ光源１０１ａからのビームはＮＤフィルタ１０２ａ、ビームエキスパンダ１０３ａおよびミラー１０４ａを経由してビームスプリッタ１０５に入射する。ビームスプリッタ１０５によって分割された一方のビームである信号光はシャッター１０６によって遮断されるので、参照光のみがミラー１０８を介してホログラフィックメモリ１２０に照射される。参照光はホログラフィックメモリ１２０のデータ記録位置に形成されている干渉パターンによって空間的に変調され、かつ回折されて、信号光の進行方向と同一方向に出射する。この参照光はフォトディテクタ１３０で受光される。そして、フォトディテクタ１３０からの信号が信号処理手段によって復調されることにより、もとのデータが再生される。
【００３５】
以上説明したように、本実施態様によれば、再生用レーザとして波長分布の広い半導体パルセーションレーザを用いるので、記録用レーザビームの中心波長と再生用レーザビームの中心波長のずれが生じた場合でも、データを確実に再生することができる。また特に、半導体レーザが使用されることから、低廉なホログラフィックメモリ記録再生装置を実現することができる。
【実施例１】
【００３６】
本発明の効果をより明瞭なものとするため、以下に実施例を掲げる。
【００３７】
本実施例では、ホログラフィックメモリへの入射光に対する出射光の光量比の原理計算を計算機シミュレーションにより行った。図５は、シミュレーションに用いた光学系の模式図である。なお、図１または図４と同一の構成要素には同一の符号が付されている。
【００３８】
図５に示したシミュレーション上の光学系のパラメータとして、媒体（ホログラフィックメモリ）の屈折率変調度ｎｌ＝1.45E-02、記録膜の膜厚ｄ＝0.01mm、記録用レーザビームの中心波長λ0＝410nm、信号光の媒体への入射角Φ＝90°、参照光の媒体への入射角θ＝45°とし、再生用レーザビームの波長の広がりをλwとした。また上述したように、記録用レーザの波長と再生用レーザの中心波長との差（ずれ）をλshiftとした。その他、フーリエ変換レンズの焦点距離ｆおよびフーリエ変換レンズからＣＣＤまでの距離ｆをともに１０mmとし、信号光および参照光のビーム直径をそれぞれ１０mmおよび３ｍｍとした。
【００３９】
表１は、ホログラフィックメモリへの入射光量とそのときＣＣＤで受光された受光量との光量比を示す表である。ここでは、λｗ、λｗ／λshiftをそれぞれパラメータとして計算を行った場合が示されている。
【表１】
2005077610.tif 000003
【００４０】
表１の結果から明らかなように、再生用レーザビームの波長の広がりがほとんどない場合、例えばλｗ／λshift＝0.1の場合には、記録用レーザビームの中心波長と再生用レーザビームの中心波長の差λshiftが大きくなるほど受光量が低下することが分かった。これは、ＣＣＤによる受光量が波長選択性で決まることに起因するものと考えられる。
【００４１】
また、本実施例によれば、記録用レーザビームの中心波長と再生用レーザビームの中心波長のずれがわずかであり、特にλshiftが１nmよりも小さいときには、波長選択性が働かず、再生波長と記録波長がずれていたとしてもデータを再生することが可能であることが分かった。一方、記録波長と再生波長のずれが大きく、特にλshiftが２nm，３nmおよび５nmの場合のように１nmよりも大きくなると、波長選択性が働いてデータの再生が困難になるが、この場合に再生波長分布λｗをλshift以上に広げると（λｗ／λshift≧１にすると）、ＣＣＤによる受光量が増加し、光量比も大きくなることが分かった。ただし、表１から明らかなように、再生波長分布λｗがあまり広がりすぎると受光効率は悪くなることが分かった。光量比が少なくとも0.05のときにデータの再生が可能であるとすると、受光効率が低下しないための条件は、波長分布の広がりλｗがλshiftの１０倍以内のときに満たされることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、以上の実施態様に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、これらも本発明に包含されるものであることは言うまでもない。
【００４３】
例えば、前記実施態様においては、再生用レーザとして半導体パルセーションレーザを用いているが、これに限定されるものではなく、記録用レーザの波長分布よりも広い波長分布をもったレーザであればどのようなレーザであっても構わない。
【００４４】
また、前記実施態様においては、記録用レーザビームの波長をカバーするため、波長選択性が働く波長領域内で再生用レーザビームの波長分布が広がっているが、これに限定されるものではなく、波長選択性が働いて着ない領域に再生用レーザビームの波長分布が広がっていても構わない。
【００４５】
また、前記実施態様においては、記録時における信号光の変調手段としてＤＭＤを用いているが、これに限定されるものではなく、例えば液晶を用いた透過型空間光変調器を用いてもよい。透過型空間光変調器を用いた場合には、空間的に変調された信号光が空間光変調器の透過光として得られるので、必要に応じてミラーなどの光路変更手段を追加する必要がある。また、ＮＤフィルタやビームエキスパンダなどを必ずしも用いる必要はなく、光学部品の配置や光路の設定は必要に応じて自由に設定して構わない。すなわち、記録用レーザ光源からのビームを用いてホログラフィックメモリにデータを記録する手段が構成されていればよく、また記録用レーザビームの波長分布よりも広い波長分布をもつ再生用レーザビームを用いてホログラフィックメモリからデータを再生する手段が構成されていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施態様にかかるホログラフィックメモリ再生装置を示す模式図である。
【図２】図２は、再生用レーザビームの波長分布を示すグラフである。
【図３】図３は、記録用レーザビームと再生用レーザビームの波長分布の示すグラフである。
【図４】図４は、本発明の好ましい実施態様にかかるホログラフィックメモリ記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図５】図５は、シミュレーションに用いた光学系の模式図である。
【符号の説明】
【００４７】
１００      ホログラフィックメモリ再生装置
１０１ａ      再生用レーザ光源
１０１ｂ      記録用レーザ光源
１０２ａ、１０２ｂ      ＮＤフィルタ
１０３ａ、１０３ｂ      ビームエキスパンダ
１０４ａ、１０４ｂ      ミラー
１０５      ビームスプリッタ
１０６      シャッター
１０８      ミラー
１０９      フーリエ変換レンズ
１１９      フーリエ変換レンズ
１２０      ホログラフィックメモリ
１２１ａ、１２１ｂ      コリメートレンズ
１２２ａ、１２２ｂ      シャッター
１２３ａ、１２３ｂ      コリメートレンズ
１２９      逆フーリエ変換レンズ
１３０      フォトディテクタ
４００      ホログラフィックメモリ記録再生装置
【図１】
2005077610.tif 000004
【図２】
2005077610.tif 000005
【図３】
2005077610.tif 000006
【図４】
2005077610.tif 000007
【図５】
2005077610.tif 000008