(57)【要約】【課題】  高出力レーザーに対応でき、且つ、高速シャッター動作を妥当な価格及びサイズで実現すること。【解決手段】  レーザー光源１から出射されたレーザー光は稼動ミラー２０に入射されて反射するが、この反射光がアパーチャ２１を通過する方向であった場合、信号光１００と参照光２００がホログラム記録媒体６０に照射されて記録が行われる。前記反射光がアパーチャ２１を通過しない方向であった場合、信号光１００と参照光２００が発生せず、記録は行われない。即ち、稼動ミラー２０とアパーチャ２１はシャッターの機能を有し、高出力レーザーに対応でき、且つ、高速シャッター動作を妥当な価格及びサイズで実現することが出来る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ひとつのレーザー光を信号光と参照光に分岐し、その後空間変調された信号光をホログラム記録メディアに照射すると共に、同ホログラム記録メディアに前記参照光を別途照射して両光の干渉縞を同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、
記録時に、前記分岐前のレーザー光或いは前記信号光のいずれか一方または両方の光学系への入射の可否を、稼動ミラーを用いて光束の方向を変化させることで行うことを特徴とするホログラム記録装置。
【請求項２】
前記稼動ミラーに入射される前記分岐前のレーザー光の反射光の中の一方向の反射光のみを、前記光学系に入射させる光束選択手段を設けることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
【請求項３】
前記光束選択手段はアパーチャであることを特徴とする請求項２記載のホログラム記録装置。  
【請求項４】
前記アパーチャは開口部を有するガラスに蒸着膜を蒸着して構成され、前記稼動ミラーからの第１の反射光で前記蒸着膜により反射された第２の反射光は、同稼動ミラーに入射されて反射され、この第３の反射光を光吸収体で吸収することを特徴とする請求項３記載のホログラム記録装置。
【請求項５】
前記稼動ミラーは、その反射光を前記光学系の光路に入射させるか、同光路から外すかにより、前記分岐前のレーザー光或いは前記信号光のいずれか一方または両方の光学系への入射の可否動作を行うことを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
【請求項６】
前記光学系の光路から外れた前記反射光を吸収する光吸収体を設けたことを特徴とする請求項５記載のホログラム記録装置。
【請求項７】
前記稼動ミラーは、ガルバノスキャナーミラーであることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
【請求項８】
前記稼動ミラーは、ＤＭＤ(Digital Micro mirror Device) であることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
【請求項９】
光束の通過、遮断を行うシャッターデバイスであって、
前記光束の進行方向をミラーで変化させて、当該光束を光学系に入射させるか否かによりシャッター機能を実現する手段を具備することを特徴とするシャッターデバイス。
【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に係り、特に光束の通過、遮断を行うシャッターデバイスに関する。
【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進行している。
【０００３】
ホログラム記録再生装置(ボリュームホログラムメモリ)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（フォトポリマーなど）６０に記録し、この記録材料に記録時と同一の参照光を照射して再生信号光を発生させ、この再生信号光をＣＣＤなどの撮像素子で光電変換することにより再生画像信号を得るものである。ホログラム記録においてはホログラム記録材料の体積全体を用いた記録が行われるため、２次元的な情報記録を行う従来の光ディスクメモリと比較して、飛躍的な記録密度及び記録容量の増大の可能性を秘めている。
【０００４】
このようなボリュームホログラムメモリでは、さらなる記録密度向上のために、ホログラム記録材料の同一箇所に多数の独立なページを記録する多重記録という手法が用いられている。この多重記録には各種の方式があり、角度多重記録、シフト多重記録、位相コード多重記録、スペックル多重方式などが代表的なものである。
【０００５】
図６は従来のホログラム記録再生光学系の構成を示したブロック図である（例えば特許文献１参照）。ホログラム記録メディア６０にデータを記録する場合、シャッターユニット１１が開いている状態で、記録するデータページが反射型の空間変調器１３に表示されると共に、稼動ミラー９の角度が変化した後、シャッターユニット２が開いてホログラムがホログラム記録メディア６０に記録される。その際、制御装置１７が空間変調器１３の表示制御やホログラム記録メディア６０に対する駆動装置１８を介した回転制御を行い、更には、稼動ミラー９の駆動装置１９を介した回転制御を通して参照光２００のホログラム記録メディア６０に対する入射角を制御する。また、制御装置１７は、シャッターユニット２及びシャッターユニット１１の開閉を制御するが、記録時、シャッターユニット１１は常時開放しており、再生時、シャッターユニット１１は常時閉じている。
【０００６】
レーザー光源１から出射された干渉性を持つレーザー光はシャッターユニット２を通して固定ミラー３に入射される。固定ミラー３で進路を変更されたレーザー光は、ビームエキスパンダ４を形成するレンズ４１、４２に入り、これにより空間変調器１２の変調領域を完全にカバー出来るビーム径に拡大される。その後、レーザー光はビームスプリッタ５に入射し、信号光１００と参照光２００に分割される。参照光２００は、絞り６により所定のビーム径に絞られた後、固定ミラー７、８ により進行方向を変えられ、稼動ミラー９に入射される。参照光２００は稼動ミラー９によりホログラム記録メディア６０に対する入射角度が変化され、参照光光学系１０を介してホログラム記録メディア６０に照射される。
【０００７】
一方、信号光１００はシャッターユニット１１を通してビームスプリッタ１１に入射し、その進路を直角に変更された後、データページが表示された空間変調器７に入射されて反射される。こうして空間変調された信号光は、信号光光学系１４を通してホログラム記録メディア６０中で参照光２００と重なる様に照射される。ホログラム記録メディア６０中に照射された参照光２００と信号光１００は、メディア中で干渉し、その結果発生した干渉縞の光強度分布がホログラムとしてメディア中に記録される。その後、シャッターユニット２が閉じられる。ここで、信号光光学系はレンズ１４１、１４２、１４３とアパーチャ１４４で形成され、アパーチャ１４４は余分な高次光を除去するものである。
【０００８】
次に、空間変調器７に次に記録するデータページが表示されると共に、可動ミラー９が僅かに回転してその角度が予め決められた角度変化する。この状態で、シャッターユニット２が開くと、ホログラム記録メディア６０に対する入射角度が僅かに異なる参照光２００と次に記録するデータページで空間変調された信号光１００との干渉縞が前回と同一記録領域（記録エリア）に多重記録される。この動作を繰り返し、ホログラム記録メディア６０上の一箇所に所望の枚数のデータページが多重記録される。その後、ホログラム記録メディア６０を回転させて信号光光学系１４、参照光光学系１０に対して相対移動させ、記録メディア６０上の新たな箇所に再びホログラムが多重記録される。
【０００９】
上記のように記録されたホログラムを再生する時は信号光シャッターユニット１１を閉じた状態でシャッターユニット２を開くことにより、再生すべきデータページが記録されたホログラム記録メディア６０の位置に参照光２００が照射される。参照光２００の照射により生じたホログラム再生信号光３００は、再生信号光光学系１５を介してイメージャ１６ 上に結像する。その際、稼動ミラー９の角度を変化させることにより、ホログラム記録メディア６０の同一記録領域に多重記録されたページデータが各々分離されて連続再生される。ここで、再生信号光光学系１５はレンズ１５１、１５２、１５３およびアパーチャ１５４で形成され、アパーチャ１５４は多重記録間の再生時のクロストークを除去するものである。
【特許文献１】特開２００５−２３４１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のようなホログラム記録再生系では、記録時に、参照光１００及び信号光２００をある一定の露光時間になるように調整するシャッターユニット２が必要となっている。このシャッターユニット２としては、ＡＯＭ(Acoustic Optical Modulator) が用いられる場合がある。しかし、この場合、素子に入力できる光の強さに制限があり、現実は実験レベルでは用いられているものの、実用化レベルを考えた場合、ホログラム記録装置の更なる高速駆動を必要とし、その場合に、入力するレーザーパワーは一般的に用いられるＡＯＭの素子の許容入出力限度を超えることは容易に想像できる。
【００１１】
他方で、高速駆動から検討を行う場合、高出力のレーザーを用いることが必須となり、そのためにはメカニカルシャッター（ソレノイドシャッターなど）が用いられる。しかし、メカニカルシャッターでは物理的に遮光手段が動くために動作速度に限界があり、また、振動が発生するため、その振動が収まるまでにある程度の待ち時間を必要とするため、動作速度を速める限界がある。結局、ホログラム記録装置を実用化するに当たり、実用的なコストと記録時間とサイズを満たすようなシャッターデバイスが存在しないという問題点がある。
【００１２】
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、高出力レーザーに対応でき、且つ、高速シャッター動作を妥当な価格及びサイズで実現したシャッターデバイス及びこのシャッターデバイスを用いたホログラム記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記目的を達成するため、 ひとつのレーザー光を信号光と参照光に分岐し、その後空間変調された信号光をホログラム記録メディアに照射すると共に、同ホログラム記録メディアに前記参照光を別途照射して両光の干渉縞を同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、記録時に、前記分岐前のレーザー光或いは前記信号光のいずれか一方または両方の光学系への入射の可否を、稼動ミラーを用いて光束の方向を変化させることで行う。
【００１４】
また、本発明は、光束の通過、遮断を行うシャッターデバイスであって、前記光束の進行方向をミラーで変化させて、当該光束を光学系に入射させるか否かによりシャッター機能を実現する手段を具備する。
【００１５】
このように本発明では、例えばガルバノスキャナーミラーなどの稼動ミラーを用いてレーザー光の進行方向を変化させて、以降の光学系にレーザー光を入射させるか、否かの動作をさせることにより、振動等の発生を懸念することなく、高速にレーザー光の入射、遮断を行うことができ、また、高出力のレーザーに対しても十分な許容入力を確保することが出来る。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、稼動ミラーを用いてレーザー光の進行方向を変化させて、以降の光学系にレーザー光を入射させるか、否かの動作をさせることにより、振動等の発生を懸念することなく、高速にレーザー光の入射、遮断を行うことができ、また、高出力のレーザーに対しても十分な許容入力を確保することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１の実施形態）
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ブロック図である。但し、従来例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は、レーザー光源１、シャッター機能用稼動ミラー２０、ビームエキスパンダ４、  ビームスプリッタ（ＰＢＳ）５、１２、絞り６、固定ミラー７、８、稼動ミラー９、２０、参照光光学系１０、シャッターユニット１１、ビームスプリッタ１２、空間変調器（ＳＬＭ）１３、記録光光学系１４、再生光光学系１５、イメージャ１６、制御装置１７、駆動装置１８、１９及びアパーチャ２１を有して構成され、その構成は従来例とほぼ同じであるが、シャッターユニット２の代わりに稼動ミラー２０とアパーチャ２１が用いられている点が異なる。  
【００１８】
次に本実施形態の動作について説明する。レーザー光源１を出た光は、ビームスプリッタ５によって参照光２００と信号光１００に分離される前に、稼動ミラー２０により光路が変更される。光路を変更されたレーザー光は角度選択手段であるアパーチャ２１を選択通過し、その後のレンズ４２以降の光学部品へと光が導かれる。稼動ミラー２０が角度を変えて、この角度がアパーチャ２１によって光を通過させない程度まで変化すると、レーザー光はアパーチャ２１を通過しないために、シャッターが閉じているのと同じ状況になる。その後、稼動ミラー２１が逆向きに角度を変えて、この角度変化によりレーザー光がアパーチャ２1を通過するような位置になると、レーザー光はアパーチャ２１を通過するため、シャッターが開いているのと同じ状況になる。即ち、稼動ミラー２０の角度変化によりレーザー光が以降の光学系に入射されるか、遮断されるかが制御され、シャッター機能が実現される。
【００１９】
このシステムでの優位性は、ミラーの角度を変えるために、従来の機械的なシャッターユニットに比べて振動の発生が少ない点と、シャッターデバイスがミラーであるために高出力のレーザーを使うことが可能である点である。ところが、稼動ミラーの角度を変えるという方式であるため、従来の光ディスクの変調方式に比べて、シャッターのスピードが大きく（１ｍｓ以上）なってしまう。しかしながら、体積記録形ホログラムの場合は１ページのデータ量が約１ｋｂｉｔ〜２Ｍｂｉｔと十分に大きく、１ｍｓ程度の記録時間があれば、理論上は１Ｇｂｐｓ程度の転送レートで記録を行うことが可能である。つまり、この方式は体積記録形ホログラムに用いるシャッターユニットとしては十分な速度を提供することが可能である。
【００２０】
図２は稼動ミラー２０として、ガルバノスキャナーミラーを使用した場合の構成図である。図２（Ａ）はアパーチャ２１をレーザー光が通過（オン）する角度に、ミラー２００が位置している場合であり、（１）はその際の上面図で、（２）はその際の側面図である。図２（Ｂ）はアパーチャ２１をレーザー光が通過できない、即ちアパーチャ２１により遮断（オフ）された角度に、ミラー２００が位置している場合であり、（１）はその際の上面図で、（２）はその際の側面図である。この場合、ガルバノミラーは回転運動であるため、理論上振動を押さえられ、それ故、シャッター動作の更なる高速化が期待できる。そして、移動ミラー２０としてＤＭＤデバイスを使用する方法もある。この方法では、ミラーが非常に小さいので更なる高速化が可能である。
【００２１】
図３は稼動ミラー２０と一対で使用するアパーチャ２１の他の構成を示した図である。アパーチャは通常遮光性があり、且つ、光を吸収するような素材で作られている。しかし、本例では、アパーチャは開口部を有するガラス２１１の表面にミラーとなる蒸着膜２１２を蒸着して構成されて、且つ、ガルバノスキャナーミラー２５０の近辺に光吸収体２１３を配置している。図３（Ｂ）に示すように、レーザー光が蒸着膜２１２によって遮光された場合、レーザー光はこの蒸着膜２１２により全て反射され、再度ガルバノスキャナーミラーに入射して、反射され、その反射光が光吸収体２６０に完全吸収される。これにより、シャッターがオフしたときに不要な散乱光が生じない。
【００２２】
図４は制御部１７の制御手順を示したフローチャートである。まず、制御部１７はステップ４０１で、駆動装置１８を介して所定の記録領域にホログラムが記録されるようにホログラム記録メディア６０を移動させる。次にステップ４０２で、空間変調器７に記録すべきデータページを表示し、ステップ４０３で、駆動装置１９を介して稼動ミラー９を移動して参照光２００のホログラム記録メディア６０に対する入射角度を変化させる。
【００２３】
次に制御部１７はステップ４０４で、稼動ミラー２０を移動させてアパーチャ２１をレーザー光が通過するようにして、ホログラムを記録領域に記録した後、稼動ミラー２０を元の位置に戻して、アパーチャ２１をレーザー光が通過しないようにする。制御部１７はステップ４０５で、前記記録領域に多重記録されたホログラムの枚数は最大に達したかどうかを判定し、最大に達していない場合は、ステップ４０２の処理に戻る。一方、ホログラムの枚数は最大に達した場合はステップ４０６に進み、ホログラム記録メディア６０の許可されている全ての記録領域を使用したかどうかを判定し、使用した場合は処理を終了し、使用していない場合はステップ４０１の処理に戻る。尚、上記の制御動作中に記録するデータがなくなった場合は、その時点で記録動作が中断されることは勿論である。
【００２４】
本実施形態によれば、シャッター機能を付与する稼動ミラー２０としてガルバノスキャナーミラーを用いることで、振動等の発生を懸念することなく、高速にレーザー光の入射、遮断を行うことが出来る。また、ホログラム記録装置を高速駆動するため、高出力のレーザーを用いる場合でも、十分な許容入力を確保することが出来る。これにより、ホログラム記録装置を実用化するに当たり、実用的なコストと記録時間とサイズを満たすようなシャッターデバイスを提供することが出来る。
【００２５】
尚、シャッター１１も図２に示すような本発明のシャッターユニットとしてもよいが、このシャッターは高速にオンオフすることがないため、従来のメカニカルシャッターで十分である。
（第２の実施形態）
【００２６】
図５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構成を示したブロック図である。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一である。異なる点は、シャッターとして機能する稼動ミラー２０によりレーザー光を以降の光学系に入射されないようにした場合、即ち、シャッターを遮断した状態のとき、稼動ミラー２０により反射されたレーザー光が光吸収体２２に入射するようにして、このレーザー光による余分な散乱光の発生を防止している。尚、この光吸収体２２はレーザー光の光路から外れたところに設置されている。
【００２７】
本実施形態では、稼動ミラー２０を大きく振って、レーザー光が以降の光路に入射されないようにしてシャッターを遮断するため、第１の実施形態で必要であったレーザー光遮断用のアパーチャを省略することが出来る。
【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。上記実施形態は本発明を角度多重方式のホログラム記録再生装置に適用した例を示したが、多重方式を用いない記録再生装置、あるいはシフト多重など他の多重方式の記録再生装置に本発明を適用しても同様の効果がある。
【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ブロック図である。
【図２】図１に示した稼動ミラーとしてガルバノスキャナーミラーを使用した場合の構成図である。
【図３】図１に示した稼動ミラーと一対で使用するアパーチャの他の構成を示した図である。
【図４】図１に示した制御部の制御手順を示したフローチャートである。
【図５】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構成を示したブロック図である。
【図６】従来のホログラム記録再生系の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
【００３０】
１……レーザー光源、４……ビームエキスパンダ、５、１２……ビームスプリッタ、６……絞り、７、８……固定ミラー、９……稼動ミラー、１０……再生光光学系、１１……シャッターユニット、１２……シャッター機能用稼動ミラー、１３……空間変調器、１４……参照光光学系、  １５……再生光光学系、１６……イメージャ、１７……制御装置、１８、１９……駆動装置、２０……シャッター機能用稼動ミラー、２１……アパーチャ２２……光吸収体。
【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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