(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＤまたはＤＶＤプレーヤと互換可能なホログラフィーデジタルデータ記憶システムであって、
基準光を生成する光源１０２と、
前記基準光と多数の特定の大きさの光との多数の干渉パターンを記憶しておき、前記基準光が入射されたときに、前記多数の特定の大きさの光に対応するＣＤ再生光、ＤＶＤ再生光またはホログラフィー再生光の内の１つの再生光を生成する記憶手段１０４と、
前記記憶手段でホログラフィー再生光が生成された場合に、前記ホログラフィー再生光を反射光と透過光とに分離し、前記反射光及び透過光の一方をホログラフィー基準光とする分離手段１０６と、
前記反射光及び前記透過光の他方を、ホログラフィー入力信号に対応するホログラフィー信号光に変調させる変調手段１２２と、
ホログラフィー媒体に記ホログラフィー基準光と前記ホログラフィー信号光との干渉パターンを伝達する手段１２４，１０８と、
前記ホログラフィー基準光のみが前記ホログラフィー媒体に入射された場合に、前記ホログラフィー記録媒体から再生されたホログラフィーを検出する手段１１４と、
前記ＣＤまたはＤＶＤ再生光がＣＤまたはＤＶＤ記録媒体に入射された場合に、前記ＣＤまたはＤＶＤ記録媒体から反射された光を検出する光検出手段１１６と
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、
前記記憶手段１０４は、前記基準光と前記多数の特定の大きさの光との多数の干渉パターンを角多重化方法によって記憶することを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、
前記記憶手段は、
前記基準光の偏光方向を調節して、特定の偏光を生成する手段３０３と、
前記特定の偏光と前記特定の偏光に対応する多数の特定の大きさの光との多数の干渉パターンを記憶しておき、前記特定の偏光が入射されたときに、前記多数の特定の大きさの光に対応するＣＤ再生光、ＤＶＤ再生光またはホログラフィー再生光の内の１つの再生光を生成する手段３０４と
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムであって、
前記ホログラフィー信号光の大きさを調節する手段３２１をさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムであって、
前記反射光を前記変調手段１２２，３２２によって前記ホログラフィー信号光に変調し、前記透過光を前記ホログラフィー基準光として用いるようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムであって、
前記ＣＤまたはＤＶＤ記録媒体から反射された光を前記分離手段１０６，３０６によって前記光検出手段１１６，３１６に導くようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項７】
ＣＤまたはＤＶＤプレーヤと互換可能なホログラフィーデジタルデータ記憶システムであって、
基準光を生成する光源５０２と、
前記基準光の偏光方向を調節して、特定の偏光成分を有する偏光を生成する手段５０３と、
前記特定の偏光成分を有する偏光と複数の特定の大きさのＣＤまたはＤＶＤ再生用偏光との干渉パターン、及び、前記特定の偏光成分を有する偏光と、それぞれ偏光方向が異なる偏光成分を有する多数の特定の大きさのホログラフィー光との干渉パターンを記憶しておき、前記特定の偏光成分を有する偏光が入射されたときに、前記特定の大きさのＣＤまたはＤＶＤ再生用偏光に対応するＣＤまたはＤＶＤ再生光を生成する、かつ、前記特定の偏光成分を有する偏光に応じて異なる経路で出力される前記特定の大きさのホログラフィー光に対応する１つ以上のホログラフィー再生光を生成する記憶手段５０４と、
前記ホログラフィー再生光が２つ生成された場合に、前記２つのホログラフィー再生光の一方の偏光方向を変えて、前記２つのホログラフィー再生光の偏光方向を一致させ、偏光方向が一致した前記２つのホログラフィー再生光の一方をホログラフィー基準光として用いる手段５３２と、
偏光方向が一致した前記２つのホログラフィー再生光の他方をホログラフィー入力信号に対応するホログラフィー信号光に変調させる手段５２２と、
ホログラフィー媒体に前記ホログラフィー基準光と前記ホログラフィー信号光との干渉パターンを伝達する手段５２４，５２８と、
前記ホログラフィー基準光のみが前記ホログラフィー記録媒体に入射された場合に、前記ホログラフィー記録媒体から再生されたホログラフィーを検出する手段５１４と、
前記ＣＤまたはＤＶＤ再生光がＣＤまたはＤＶＤ記録媒体に入射された場合に、前記ＣＤまたはＤＶＤ記録媒体から反射された光を光検出手段５１６に導く手段５０６と
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項７に記載のシステムであって、
前記特定の偏光成分を有する偏光は、水平/垂直偏光成分を有することを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項８に記載のシステムであって、
前記特定の偏光成分を有する偏光は、前記水平/垂直偏光成分とは異なる所定の偏光方向を有する所定の偏光成分をさらに有することを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムであって、
前記記憶手段は、
前記特定の偏光成分を有する偏光と前記特定の偏光成分を有する偏光に対応する特定の大きさのホログラフィー光とのホログラフィー干渉パターンを記憶しておき、前記特定の偏光成分を有する偏光が入射されたときに、前記特定の大きさのホログラフィー光に対応するホログラフィー再生光を生成する手段７０４と、
前記ホログラフィー再生光を複数の光に分離する手段７３４と
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１１】
ＣＤまたはＤＶＤプレーヤと互換可能なホログラフィーデジタルデータ記憶システムであって、
基準光を生成する光源９０２と、
前記基準光を第１光と第２光に分離して、異なる経路に進行させる手段９０５と、
前記第１光をホログラフィー入力信号に対応するホログラフィー信号光に変調させる手段９２２と、
前記第２光の開口数を変化させて、ＣＤ再生光、ＤＶＤ再生光またはホログラフフィー基準光の内の１つに変換する手段９０９と、
前記第２光が前記ホログラフィー基準光に変換された場合は、ホログラフィー媒体に前記ホログラフィー基準光と前記ホログラフィー信号光との干渉パターンを伝達する手段９２４と、
前記第２光がホログラフィー基準光に変換され、前記ホログラフィー基準光のみがホログラフィー記録媒体に入射された場合は、前記ホログラフィー記録媒体から再生されたホログラフィーを検出する手段９１４と、
前記第２光が前記ＣＤまたはＤＶＤ再生光に変換された場合は、前記ＣＤまたは前記ＤＶＤ再生光を、ＣＤまたはＤＶＤ記録媒体へ入射させ、前記ＣＤまたはＤＶＤ記録媒体から反射された光を光検出手段９１６に導く手段９０６と
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１２】
ＣＤまたはＤＶＤプレーヤと互換可能なホログラフィーデジタルデータ記憶システムであって、
基準光を生成する光源７０２と、
前記基準光の偏光方向を調節して、特定の偏光成分を有する偏光を生成する手段７０３と、
前記特定の偏光成分を有する偏光と複数の特定の大きさのＣＤまたはＤＶＤ再生用偏光との干渉パターン、及び、前記特定の偏光成分を有する偏光と、それぞれ偏光方向が異なる偏光成分を有する多数の特定の大きさのホログラフィー光との干渉パターンを記憶しておき、前記特定の偏光成分を有する偏光が入射されたときに、前記特定の大きさのＣＤまたはＤＶＤ再生用偏光に対応するＣＤまたはＤＶＤ再生光を生成する、かつ、前記特定の大きさのホログラフィー光に対応する１つ以上のホログラフィー再生光を生成する記憶手段７０４と、
前記ホログラフィー再生光を複数の光に分離し、前記分離された光の一方をホログラフィー基準光とする手段７３４と、
前記分離された光の他方をホログラフィー入力信号に対応するホログラフィー信号光に変調させる手段７２２と、
ホログラフィー媒体に、前記ホログラフィー基準光と前記ホログラフィー信号光との干渉パターンを伝達する手段７２４，７２８と、
ホログラフィーモードの場合に、前記ＣＤまたはＤＶＤ再生光を遮断する手段７１８と、
前記ホログラフィー基準光のみが前記ホログラフィー記録媒体に入射された場合に、前記ホログラフィー記録媒体から再生されたホログラフィーを検出する手段７１４と、
前記ＣＤまたはＤＶＤ再生光がＣＤまたはＤＶＤ記録媒体に入射された場合に、前記ＣＤまたはＤＶＤ記録媒体から反射された光を光検出手段７１６に導く手段７０６と
を含むことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラフィーデジタルデータ記憶システムに関し、特に、CDプレーヤ及びDVDプレーヤと互換可能なホログラフィーデジタルデータ記憶システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体レーザ、CCD(Charge Coupled Device)、LCD(Liquid Crystal Display)などの開発によって、ホログラフィーデジタルデータ記憶システムが活発に研究されてきた。ホログラフィーデジタルデータ記憶システムは大容量の記憶能力と超高速データ伝送速度というメリットを有しているので、すでに指紋を記憶・再生する指紋認識システムとして実用化されているだけではなく、その応用分野が徐々に拡大されている。
【０００３】
このようなホログラフィーデジタルデータ記憶システムは、対象物体から伝達された物体光（signal beam）と基準光（reference beam）を干渉させた後、このような干渉によって発生する干渉じまを、干渉じまの強度(intensity)と位相(phase)に応じて異なって反応するクリスタル(crystal)のような記憶媒体に記録する。ホログラフィーデジタルデータ記憶システムにおいて、基準光の入射角度を変化させることにより、物体光の強度はもちろん位相(phase)も記録し、それにより物体の３次元像を具現することができる。ページ(page)単位のバイナリデータで構成される数百から数千個のホログラフィーデジタルデータを記憶媒体内の同一場所に記憶させることもできる。
【０００４】
図１１は通常的な透過型ホログラフィーデジタルデータ記憶システムを示す。透過型ホログラフィーデジタルデータ記憶システムは、光源２０、ビーム拡大器(beam expander)２１、ビームスプリッタ(beam splitter)２２、２つの反射ミラー２３、２４、空間光変調器(SLM：Spatial Light Modulator)２５、記憶媒体２６及びCCD２７を含む。
【０００５】
光源２０はホログラフィーが求める一定の波長帯域の光信号、例えば、レーザ光を発生し、ビーム拡大器２１はレーザ光の大きさを拡大させる。ビームスプリッタ２２は、ビーム拡大器２１を通じて拡大されたレーザ光を基準光及び物体光に分離し、基準光及び物体光がそれぞれの伝送経路を介して伝送する。
【０００６】
基準光は反射ミラー２４によって反射され、反射された基準光は記憶媒体２６に伝送される。一方、物体光は反射ミラー２３によって反射され、反射された物体光は空間光変調器２５に伝送される。空間光変調器２５は反射された物体光を入力されるデータによってピクセル(pixel)がなすバイナリデータへページ単位で変調させ、変調された物体光は記憶媒体２６に伝送される。例えば反射された物体光のデータがフレーム単位で提供される場合、データはフレーム単位で変調されることが望ましい。反射された物体光をページ単位で変調させる場合、反射ミラー２４によって反射された基準光の反射角度が少しずつ変化される。
【０００７】
反射された基準光と変調された物体光を干渉させて得られる干渉じまは記憶媒体２６に記憶されるが、干渉じまは空間光変調器２５に入力されるデータによって異なる。換言すれば、記憶媒体２６に入射する変調された物体光はページ単位で変調されており、反射された基準光は変調された物体光に対応する角度で反射される。変調された物体光と反射された基準光は記憶媒体２６の内部で干渉を起こすようになる。干渉によって発生される干渉じまの強度に応じて、記憶媒体２６内部に光誘導現象が生じ、結果的として記憶媒体２６に干渉じまが記録される。
【０００８】
一方、記憶媒体２６に記録されたデータを読取るために、基準光のみを記憶媒体２６に照射すると、記憶媒体内部の干渉じまによって基準光が回折され、ピクセル単位の元の明暗で構成される碁盤じまが再生され、再生された碁盤じまをCCD２７に照射して元のデータを再生する。この時、記憶媒体２６に記録されたデータを読取るために用いられる基準光は記憶媒体２６にデータを記録する時、用いられた基準光と実質的に同一角度で入射する必要がある。
【０００９】
図１２は従来のCDプレーヤまたはDVDプレーヤの内部構成図を示し、CDプレーヤまたはDVDプレーヤは高周波重複モジュール１０、２つのミラー１１、１８、偏光プリズム１２、円柱レンズ１３、フォトダイオード１４、λ/４板１５、ディスク１６、対物レンズ１７などで構成される。このようなCD/DVDプレーヤの詳細構成及び作動原理は当業者であれば容易に理解可能な事項であり、具体的な説明は省略する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなCD/DVDプレーヤとホログラフィーデジタルデータ記憶システムにおいては、図１１及び図１２に示すように、例えば、フォトダイオードなどを用いたデテクタ(detector)の位置が互いに異なるため、CD/DVDプレーヤとホログラフィーデジタルデータ記憶システム間の相互互換が不可能であるという問題点があった。つまり、CD/DVDプレーヤは反射方向にデテクタが存在し、ホログラフィーデジタルデータ記憶システムは伝送方向にデテクタが位置し、１つのデテクタを２つのシステムで共用することは不可能であり、さらにホログラフィーデジタルデータ記憶システムとCD/DVDプレーヤで用いられる光の大きさの差が大きいことから、互いに異なる光学系を使用しなければならないという問題点があった。
【００１１】
従って、本発明は上述した問題を解決するために案出されたものであり、空間多重化方法（spatial multiplexing technique）と角多重化方法（angular multiplexing technique）により提供された多数の光の大きさ及び開口数を有するホログラフィー光学要素を用いて、CDプレーヤ及びDVDプレーヤと互換可能なホログラフィーデジタルデータ記憶システムを提供することにその目的がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための本発明の第一の好適な実施例によると、ホログラフィーデジタルデータ記憶システムは、
基準光を生成する光源と、
前記基準光と多数の特定の大きさの光との多数の干渉パターンを記憶し、前記基準光のみが照射される場合、前記多数の特定の大きさの光に対応する多数の再生光が生成される手段と、
再生光をそれぞれ反射光と透過光に分離し、前記反射光と前記透過光のうちの１つをホログラフィー基準光として用いる手段と、
前記反射光と前記透過光のうちの他方を、ホログラフィー入力信号に対応するホログラフィー信号光へ変調させる手段と、
前記ホログラフィー基準光と前記ホログラフィー信号光の干渉パターンを記憶し、前記ホログラフィー基準光を反射させて、前記ホログラフィー基準光の経路を逆行する反射情報光を生成する手段と、
前記ホログラフィー基準光のみが照射される場合、前記ホログラフィー信号光に対するホログラフィー再生光をディスプレイし、前記反射情報光を検出する手段とを含む。
【００１３】
本発明のその他の好適実施例によると、ホログラフィーデジタルデータ記憶システムは、
基準光を生成する光源と、
前記基準光の偏光方向を調節して多数の偏光成分を有する多数の偏光を生成する手段と、
前記多数の偏光と複数の特定の大きさの反射光との複数の干渉パターン及び前記多数の偏光と特定の大きさのホログラフィー光との複数の干渉パターンを記録する手段であって、前記特定の大きさのホログラフィー光は前記多数の偏光成分を備え、前記多数の偏光を照射する場合、前記特定の大きさの反射光に対応する反射再生光を生成し、前記特定の大きさのホログラフィー光に対応するホログラフィー再生光を生成するが、前記ホログラフィー再生光は異なる経路で出力される多数のホログラフィー偏光成分を備える手段と、
前記ホログラフィー再生光の偏光方向を一致させ、第１及び第２ホログラフィー光を生成し、前記第１及び第２ホログラフィー光のうちの１つをホログラフィー基準光として用いる手段と、
前記第１及び第２光のうち、他方をホログラフィー入力信号に対応するホログラフィー信号光に変調させる手段と、
前記ホログラフィー基準光と前記ホログラフィー信号光の干渉パターンを記憶し、前記反射再生光を反射させて、前記反射再生光の経路を逆行する反射情報光を生成する手段と、
前記ホログラフィー基準光のみを照射する場合、前記ホログラフィー信号光に対するホログラフィー再生光をディスプレイし、前記反射情報光を検出する手段と、
前記反射再生光を前記記憶媒体に入射させ、前記反射情報光を前記信号検出手段に入射させる手段とを含む。
【００１４】
本発明の更に別な好適実施例によると、ホログラフィーデジタルデータ記憶システムは、
基準光を生成する光源と、
前記基準光を第１光と第２光に分離して、異なる経路に進行させる手段と、
前記第１光をホログラフィー入力信号に対応するホログラフィー信号光に変調する手段と、
前記第２光と特定の大きさの反射光との複数の干渉パターン、及び前記第２光と特定の大きさのホログラフィー光との複数の干渉パターンを記憶し、前記第２光を照射する場合、前記特定の大きさの反射光に対応する反射再生光及び前記特定の大きさのホログラフィー光に対応するホログラフィー再生光を生成するが、前記ホログラフィー再生光はホログラフィー基準光として働く手段と、
前記ホログラフィー基準光と前記ホログラフィー信号光の干渉パターンを記録し、前記反射再生光を反射させて、前記反射再生光の経路を逆行する反射情報光を生成する手段と、
前記ホログラフィー基準光のみが照射される場合、前記ホログラフィー信号光に対するホログラフィー再生光をディスプレイし、前記反射情報光を検出する手段と、
前記反射再生光を前記記憶手段へと導き、前記反射情報光を前記信号検出手段に向かわせる手段を含む。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の１実施例によるCDプレーヤ及びDVDプレーヤと互換可能なホログラフィーデジタルデータ記憶システム１００の構成図であり、光源１０２、ホログラフィービームスプリッタ１０４、ビームスプリッタ１０６、３つのレンズ１０８、１２４、１２６、記憶媒体１１０、２つのミラー１１２、１２０、荷電結合素子(charge coupled device：CCD)１１４、フォトダイオード(photodiode：PD)１１６、シャッター１１８、空間光変調器(spatial light modulator：SLM)１２２から構成される。
【００１７】
光源１０２はホログラフィーデジタルデータ記憶システムの記録及び再生動作に必要な必須構成要素として、例えばレーザ(LASER)を用いることができ、ホログラフィーデジタルデータ記憶システム用記憶媒体１１０に最も効率的に用いられる波長帯域の光を提供する。使用可能な波長帯域は記憶媒体１１０に添加される感光剤(photo-sensitizer)及びイニシエータ(initiator)によって決定される。
【００１８】
ホログラフィービームスプリッタ１０４はホログラフィーメモリ物質を用いて製造される。光源１０２から発生される光は基準光として用いられ、特定の大きさの光がスプリッタ１０４に基準光と所定の角度をなして入射される場合、基準光と特定の大きさの光の干渉じまパターンがホログラフィービームスプリッタ１０４に記録される。
【００１９】
図２は角多重原理を用いて製造されたホログラフィービームスプリッタ１０４の１実施例を示す。説明の便宜上、回転可能なホログラフィービームスプリッタ１０４の３つの入射角に対応する基準光BREFCD、BREFDVD、BREFHDDSが示されているが、それぞれの基準光BREFCD、BREFDVD、BREFHDDSは入射角のみが異なるだけで、同一の波長を有する。基準光BREFCD、BREFDVD、BREFHDDSに対応される特定の大きさの光BCD、BDVD、BHDDSがそれぞれの基準光BREFCD、BREFDVD、BREFHDDSと所定の角度をなして入射される場合、基準光BREFCD、BREFDVD、BREFHDDSと特定の大きさの光BCD、BDVD、BHDDSの干渉じまパターンが角多重化方法によってホログラフィーメモリ物質に記録される。特定の大きさの光BCD、BDVD、BHDDSの光の大きさ及び形状は、記録しようとする媒体によって異なる。干渉じまパターンが記録されたホログラフィーメモリ物質に、それぞれの基準光BREFCD、BREFDVD、BREFHDDSを対応する所定の入射角で入射させると、それぞれの特定の大きさの光BCD、BDVD、BHDDSの再生光BCDRE、BDVDRE、BHDDSREが生成される。再生光の強度は干渉じまパターンの回折効率(diffraction efficiency)で表現されうる。フォトポリマー(photopolymer)の場合、ほぼ１００%に近い回折効果を得ることができる。
【００２０】
ホログラフィーデジタルデータ記憶システムにおいて、CD/DVDプレーヤと互換可能にするためには、まず、CD/DVDプレーヤのビームファクター(beam factor)BFを一定に維持しなければならない。一般的に、CDプレーヤのビームファクターは０.５７６９μm-１であり、DVDビームファクターは０.９２３０μm-１である。ビームファクターBFは次の式１で表され、λは波長、N.Aは開口数(Numerical Aperture)を示す。
【００２１】
【数１】
0004132715.tif 000002
【００２２】
波長λが変化する場合、N.Aを調節してビームファクターBFを一定に維持することによって、CD/DVDプレーヤを再生することができる。開口数N.Aは次の式２で表され、ｎはレンズを通過した後の媒質の屈折率であり、αはレンズに垂直に入射するビームが焦点に集束する場合、レンズの光学軸に対する集束角度である。
【００２３】
【数２】
0004132715.tif 000003
【００２４】
換言すれば、sinαはレンズの焦点距離Fとレンズに入射するビームの幅Wの関数であり、次の式３で表される。
【００２５】
【数３】
0004132715.tif 000004
【００２６】
従って、入射するビームの幅Wは次の式４で表される。
【００２７】
【数４】
0004132715.tif 000005
【００２８】
結果的に、入射するビームの幅Wを調整してN.Aを調整することによって、ビームファクターを一定に維持し、CD/DVDプレーヤの再生を可能にする。
【００２９】
波長λが５３２nmであるホログラフィーデジタルデータ記憶システム用Nd-YAGレーザを使用し、レンズの焦点距離Fが１cm、空気中の光の屈折率nが１である場合、CDのビームファクターBFCDとDVDのビームファクターBFDVDがそれぞれ０.５７６９μm-１、０.９２３０μm-１であるので、CD/DVDプレーヤで要求されるビームの幅(WCD/WDVD)はそれぞれ以下の式５、式６で表される。
【００３０】
【数５】
0004132715.tif 000006
【００３１】
【数６】
0004132715.tif 000007
【００３２】
従って、特定の大きさの光BCD、BDVDの光の幅WCD/WDVDはそれぞれ０.６４４９５cm、１.１２７３４cmである。
【００３３】
波長λが６５０nmであるDVD用レーザを用い、レンズの焦点距離Fが１cmであれば、CD/DVDプレーヤで要求される光の幅WCD/WDVDはそれぞれ以下の式７、式８で表される。
【００３４】
【数７】
0004132715.tif 000008
【００３５】
【数８】
0004132715.tif 000009
【００３６】
従って、特定の大きさの光BCD、BDVDの光の幅WCD/WDVDはそれぞれ０.８０９００cm、１.４９９８０cmである。
【００３７】
前記のように製造されたホログラフィービームスプリッタ１０４を用いることによって、同一の波長を使用しながらホログラフィーモードとCD/DVDモードで使用できるように光の大きさを調節することができる。
【００３８】
ホログラフィーモードではホログラフィービームスプリッタ１０４に一定の入射角で基準光BREFHDDSが入射するようになる。ホログラフィービームスプリッタ１０４は基準光BREFHDDSと特定の大きさの光BHDDSに対応する再生光BHDDSREを生成し、ビームスプリッタ１０６は再生光BHDDSREを反射光と透過光に分ける。反射光は経路Aに沿って記憶媒体１１０に照射される。経路A上にあるシャッター１１８はホログラフィーモードの記録状態でのみ反射光を通過させ、再生状態では反射光が通過しないように動作する。シャッター１１８を通過した反射光はミラー１２０によって反射され、入力信号に対応するように空間光変調器１２２によって変調され、ホログラフィー信号光になる。ホログラフィー信号光はレンズ１２４によって記憶媒体１１０に集束される。一方、透過光は経路Bに沿って記憶媒体１１０にホログラフィー基準光として照射され、レンズ１０８はホログラフィー基準光を集束する役割を随行する。記憶媒体１１０にはホログラフィー基準光とホログラフィー信号光の干渉パターンが記録される。
【００３９】
記憶媒体１１０を上下に移動することによって、レンズ１２４及び１０８により、光を記憶媒体１１０の前方或いは後方で集束させることができる。一例としてシフト(shift)多重化を用いる場合に、ホログラフィーモードでは光がレンズ１２４及び１０８により記憶媒体１１０の前方で集束することが好ましく、CD/DVDモードではレンズ１２４及び１０８により光が記憶媒体１１０の後方で集束することが好ましい。必要に応じて、焦点距離が異なる２つのレンズを用いる場合、焦点距離が短いものはホログラフィーモードで用いられることが好ましく、それに対して焦点距離が長いものはCD/DVD用で用いられうる。
【００４０】
ホログラフィーモードの再生状態ではシャッター１１８が遮断され、透過光のみが経路Bを介して記憶媒体１１０に入射される。透過光はホログラフィー基準光として作用するので、記録状態で記憶媒体１１０に入射されたホログラフィー信号光の再生光はレンズ１２６によって集束され、荷電結合素子(charge coupled device：CCD)１１４にディスプレイされる。
【００４１】
CD/DVDモードではホログラフィービームスプリッタ１０４を回転させ、所定の入射角で基準光BREFCD/BREFDVDが入射するようになり、それによりホログラフィービームスプリッタ１０４によって、基準光BREFCD/BREFDVDに対応する再生光BCDRE/BDVDREが生成される。ビームスプリッタ１０６は再生光BCDRE/BDVDREを反射光と透過光の２つの光に分け、シャッター１１８は反射光の進行を遮断する。透過光は経路Bを通じて、レンズ１０８を介してCD/DVD用記憶媒体１１０に入射する。記憶媒体１１０に入射する光は既にビームファクターBFが調整された状態である。記憶媒体１１０によって反射されることにより生成された再生光は経路Bに沿って進行し、ビームスプリッタ１０６によってさらに反射および透過され反射再生光と透過再生光が形成されるが、ホログラフィービームスプリッタ１０４の方に進行する透過再生光は再生信号に影響せず、反射再生光のみが経路Cに沿って進行し、フォトダイオード１１６や荷電結合素子(CCD：１１４)によって検出される。
【００４２】
図３は本発明のさらに異なる実施例によるCDプレーヤ及びDVDプレーヤと互換可能なホログラフィーデジタルデータ記憶システム３００であって、光源３０２、λ/２プレート３０３、ホログラフィー偏光スプリッタ３０４、ビームスプリッタ３０６、３つのレンズ３０８、３２４、３２６、記憶媒体３１０、２つのミラー３１２、３２０、荷電結合素子(charge coupled device：CCD)３１４、フォトダイオード(photodiode：PD)３１６、シャッター３１８、ビーム拡大器(beam expander)３２１及び空間光変調器(spatial light modulator：SLM)３２２から構成される。図１と比較するとλ/２プレート３０３、ホログラフィー偏光スプリッタ３０４、ビーム拡大器３２１のみが追加された。
【００４３】
λ/２プレート３０３は光源３０２より入射される直線偏光の偏光方向を必要な角度だけ回転させ得る。偏光方向が回転した光は、ホログラフィー偏光スプリッタ３０４に入射される。
【００４４】
ホログラフィー偏光スプリッタ３０４はLiNbO３またはBaTiO３のような複屈折特性の強い物質を用いて製造され、正常光(ordinary beam)と異常光(extraordinary beam)の間の屈折率の差を用いて、偏光の相違を有する基準光に対応する再生光が選択的に再生されるようになる。
【００４５】
図４は複屈折特性を用いて製造されたホログラフィー偏光スプリッタ３０４の１実施例を示す。特定の大きさのCD/DVD用水平/垂直偏光BCD&DVDを用い、CDプレーヤとDVDプレーヤが再生されると仮定する。特定の大きさのCD/DVD用水平/垂直偏光BCD&DVDは、それぞれCDプレーヤまたはDVDプレーヤに求められる光の大きさと形状を有する。λ/２プレート３０３から水平/垂直偏光基準光BREFが入射され、特定の大きさのCD/DVD用水平/垂直偏光BCD&DVDも水平/垂直偏光基準光BREFと一定の角度をなして入射される。基準光BREFと特定の大きさのCD/DVD用水平/垂直偏光BCD&DVDの干渉パターンがホログラフィー偏光スプリッタ３０４に記録される。再生モードで水平/垂直偏光基準光BREFを照射すると、特定の大きさのCD/DVD用水平/垂直偏光BCD&DVDに対応する再生光BCD&DVDREが特定の大きさのCD/DVD用水平/垂直偏光BCD&DVDの入射方向の延長線に沿って生成される。再生光BCD&DVDREは特定の大きさのCD/DVD用水平/垂直偏光BCD&DVDに対応する水平/垂直の２つの光から構成される。
【００４６】
λ/２プレート３０３を用いて偏光を変えるため、ホログラフィー偏光スプリッタ３０４を移動、または回転させるための追加装置は必要ではない。但し、水平/垂直の２つの偏光のみを用いてCDプレーヤやDVDプレーヤのビームファクターをホログラフィー用ビームファクターに変化させるため、ビーム拡大器３２１が追加されうる。
【００４７】
CD/DVDモードではλ/２プレート３０３を調節して光の偏光方向を水平または垂直に変える。水平/垂直偏光方向は、それぞれCDまたはDVDモードを意味し、対応する光の大きさを有する再生光BCD&DVDREが生成され、ビームスプリッタ３０６に入射する。ビームスプリッタ３０６は再生光BCD&DVDREを反射光と透過光の２つの光に分離し、シャッター３１８は反射光の進行を遮断する。残りの過程は図１に示したホログラフィーデジタルデータ記憶システムのCD/DVDモードの過程と同様である。
【００４８】
ホログラフィーモードでは、λ/２プレート３０３を所定の偏光角だけ回転させて光の偏光を変える。偏光角は任意で、所定の偏向角を有する光が基準光としてホログラフィー偏光スプリッタ３０４に入射される。ホログラフィー偏光スプリッタ３０４は基準光BREFのうち、水平または垂直成分に対応する再生光BCD&DVDREを生成し、ビームスプリッタ３０６は再生光をホログラフィー基準光とホログラフィー信号光に分離する。ホログラフィー基準光は経路Bに沿って進行し、ホログラフィー信号光は経路Aに沿って進行して記憶媒体３１０に干渉パターンを形成する。ホログラフィー信号光の光の大きさを調節するためにビーム拡大器３２１が経路A上に加えられる。再生モードではシャッター３１８が動作してホログラフィー基準光だけが記憶媒体３１０に入射してホログラフィー信号光に対応するホログラフィー再生光が生成され、生成されたホログラフィー再生光がCCD３１４にディスプレイされる。
【００４９】
図５は本発明のさらに異なる実施例によるCDプレーヤ及びDVDプレーヤと互換可能なホログラフィーデジタルデータ記憶システム５００であって、光源５０２、２つのλ/２プレート５０３、５３２、ホログラフィー偏光スプリッタ５０４、ビームスプリッタ５０６、４つのレンズ５０８、５２４、５２６、５２８、記憶媒体５１０、３つのミラー５１２、５２０、５３０、荷電結合素子(charge coupled device：CCD)５１４、フォトダイオード(photodiode：PD)５１６、シャッター５１８、空間光変調器(spatial light modulator：SLM)５２２から構成される。図５に示すホログラフィーデジタルデータ記憶システム５００は、CD/DVDモードの光経路とホログラフィーモードの光経路が分離されている。図１と比較すると２つのλ/２プレート５０３、５３２、ホログラフィー偏光スプリッタ５０４、レンズ５２８、ミラー５３０が加われ、シャッター５１８の位置が変更された。
【００５０】
λ/２プレート５０３は光源５０２から入射される直線偏光を必要な角度だけ回転させる。回転された直線偏光はホログラフィー偏光スプリッタ５０４に入射される。
【００５１】
ホログラフィー偏光スプリッタ５０４はLiNbO３またはBaTiO３のような複屈折特性の強い物質を用いて製造され、正常光(ordinary beam)と異常光(extraordinary beam)の間の屈折率の差を用いて、偏光の相違を有する基準光に対応する再生光が選択的に再生される。
【００５２】
図６は複屈折特性を用いて製造されたホログラフィー偏光スプリッタ５０４の１実施例を示す。特定の大きさのCD/DVD用水平/垂直偏光BCD&DVDを用いて、CDプレーヤ及びDVDプレーヤを再生し、特定の大きさのホログラフィー用水平/垂直偏光BHDDSH、BHDDSVを用いてホログラフィー信号を再生する。特定の大きさのCD/DVD用水平/垂直偏光BCD&DVDは、それぞれCDプレーヤまたはDVDプレーヤに求められる光の大きさと形状を有する。λ/２プレート５０３から水平/垂直偏光基準光BREFが入射され、特定の大きさのCD/DVD用水平/垂直偏光BCD&DVDが水平/垂直偏光基準光BREFと所定の角度をなして入射され、特定の大きさのホログラフィー用水平/垂直偏光BHDDSH、BHDDSVも互いに所定の角度をなして入射される。つまり、水平成分を有する水平偏光基準光BREFが入射される場合、異なる入射角を有する２つの特定の大きさの水平偏光BCD、BHDDSHがホログラフィー偏光スプリッタ５０４に記録され、垂直偏光基準光BREFが入射される場合、異なる入射角を有する２つの特定の大きさの垂直偏光BDVDとBHDDSVが記録される。再生モードで水平偏光基準光BREFを照射すると、２つの特定の大きさの水平偏光BCD、BHDDSHの入射方向の延長線に沿って対応する２つの再生光BCD&DVDRE、BHDDSHREが生成される。説明の便宜上、特定の大きさのCD/DVD用水平/垂直偏光BCD&DVDはそれぞれCD及びDVDに用いられ、特定の大きさのホログラフィー用水平/垂直偏光BHDDSH、BHDDSVはそれぞれホログラフィー基準光及びホログラフィー信号光に用いられると仮定する。
【００５３】
CDモードではλ/２プレート５０３を調節して光の偏光方向を水平に変える。水平偏光をホログラフィー偏光スプリッタ５０４に入射すると、水平偏光であるCD用再生光BCDREとホログラフィー用再生光BHDDSHREが生成され、経路B及び経路Cの方向に進行される。経路Bに進行するCD用再生光BCDREはシャッター５１８、ビームスプリッタ５０６、レンズ５０８を通過して記憶媒体５１０に入射され、記憶媒体５１０によって反射されたCD用再生光BCDREはCD用信号光としてビームスプリッタ５０６によって反射され、その後、経路Dに沿って進行してPD５１６やCCD５１４によって検出される。一方、経路Cに沿って進行する水平偏光であるホログラフィー用再生光BHDDSHREはλ/２プレート５３２、ミラー５３０、レンズ５２８を通じて記憶媒体５１０に入射するが、記憶媒体５１０がCDモードでは反射形であるため、ホログラフィー用再生光BHDDSHREが入射角と同じ角で反射され、CDの再生に影響しない。必要に応じて経路C上にシャッターを加えて設けることができる。
【００５４】
DVDモードではλ/２プレート５０３を調節して光の偏光方向を垂直に変える。垂直偏光をホログラフィー偏光ビームスプリッタ５０４に入射すると垂直偏光であるDVD用再生光BDVDREとホログラフィー用再生光BHDDSVREが生成され、経路B及び経路A方向に進行する。経路Bに進行するDVD用再生光BDVDREを用いてDVDプレーヤを再生するが、経路Aに進行するホログラフィー用再生光BHDDSVREは記億媒体５１０によって反射されDVD信号に影響しない。
【００５５】
ホログラフィーモードでは基準光が水平成分と垂直成分を有するようにλ/２プレート５０３を調節する。ホログラフィー偏光スプリッタ５０４を介して３つの方向に再生光が生成される。しかし、シャッター５１８が作動し、経路Bには光は進行せず、経路A及び経路Cへと進行する。経路Aに進行する光はSLM５２２で入力信号に対応するホログラフィー信号光に変調され記憶媒体５１０に入射する。経路Cに進行する光はホログラフィー基準光としてλ/２プレート５３２によって偏光方向が９０度回転して、経路Aに進行する信号光と同じ偏光方向を有した後、ホログラフィー信号光との干渉パターンが記憶媒体５１０に記録される。ホログラフィー再生モードではシャッター５１８を閉じた状態でλ/２プレート５０３を調節して水平偏光の基準光のみがホログラフィー偏光スプリッタ５０４に入射するようにする。ホログラフィー偏光スプリッタ５０４によって再生された水平偏光の再生光のうち、経路Cに進行する光をホログラフィー基準光としてλ/２プレート５３２によって偏光方向が回転された後記憶媒体５１０に入射される。従って、ホログラフィー再生光が経路Aの延長線上に進行し、CCD５１４にディスプレイされる。
【００５６】
必要に応じて、角多重化技法を用いることによって、CD/DVDモード及びホログラフィーモードで入射角を変化させ、ホログラフィー偏光スプッリタ５０４に特定の大きさの光を記録することができる。ホログラフィー偏光スプリッタ５０４を回転させ、基準光と特定の大きさの光との干渉パターンを記録する場合、図５に示したλ/２プレート５０３を除去し、シャッター５１８の位置を経路Aに移し、ホログラフィーモードの記録モードを除いて、経路A上のシャッター５１８を閉じておくと、図１に示した実施例のようなホログラフィーデジタルデータ記憶システムになる。
【００５７】
図７は本発明のさらに異なるCDプレーヤ及びDVDプレーヤと互換可能なホログラフィーデジタルデータ記憶システム７００であって、光源７０２、２つのλ/２プレート７０３、７３２、ホログラフィー偏光スプリッタ７０４、ビームスプリッタ７０６、４つのレンズ７０８、７２４、７２６、７２８、記憶媒体７１０、３つのミラー７１２、７２０、７３０、荷電結合素子(charge coupled device：CCD)７１４、フォトダイオード(photodiode：PD)７１６、シャッター７１８、空間光変調器(spatial light modulator：SLM)７２２、偏光スプリッタ７３４から構成される。図７に示したホログラフィーデジタルデータ記憶システム７００はCD/DVDモードの光経路とホログラフィーモードの光経路が分離されている。図１と比較すると２つのλ/２プレート７０３、７３２、ホログラフィー偏光スプリッタ７０４、レンズ７２８、ミラー７３０の他に偏光スプリッタ７３４が追加され、シャッター７１８の位置が変更された。
【００５８】
λ/２プレート７０３は光源７０２から入射される直線偏光を必要な角度だけ回転させる。回転された直線偏光はホログラフィー偏光スプリッタ７０４に入射される。
【００５９】
ホログラフィー偏光スプリッタ７０４は、LiNbO３またはBaTiO３のような複屈折特性の強い物質を用いて製造される。図８は複屈折特性を用いて製造されたホログラフィー偏光スプリッタ７０４の１実施例を示す。特定の大きさのCD/DVD用水平/垂直偏光BCD&DVDを用いてCDプレーヤ及びDVDプレーヤを再生し、特定の大きさのホログラフィー光BHDDSを用いてホログラフィー信号を再生する。特定の大きさのCD/DVD用水平/垂直偏光BCD&DVDと特定の大きさのホログラフィー光BHDDSは一定の角度をなして入射される。特定の大きさのCD/DVD用水平/垂直偏光BCD&DVDはそれぞれCDプレーヤまたはDVDプレーヤに求められる光の大きさ及び形状を有する。特定の大きさホログラフィー光は４５度の偏光角で入射されることが好ましい。説明の便宜上、特定の大きさのCD/DVD用水平/垂直偏光BCD&DVDはそれぞれCD及びDVDに用いられ、４５度の偏光角で偏光スプリッタ７３４に入射された特定の大きさのホログラフィー光BHDDSは、水平及び垂直偏光に分けられ、水平偏光は透過され、垂直偏光は反射されると仮定する。
【００６０】
CDモードではλ/２プレート７０３を調節して光の偏光方向を水平に変える。水平偏光をホログラフィー偏光スプリッタ７０４に入射すると、水平偏光であるCD用再生光BCDREとホログラフィー用再生光BHDDSREの水平偏光成分が生成される。CD用再生光は図５を参照して前述したように経路Bと経路Dを経てPD７１６やCCD７１４に検出される。ホログラフィー用再生光BHDDSREの水平偏光成分は偏光スプリッタ７３４を透過した後、経路Cに沿って移動し、記憶媒体７１０によって反射されるが、CDの再生には影響しない。ホログラフィー用再生光BHDDSREの強度が高くて再生に影響する場合、ホログラフィー偏光スプリッタ７０４と偏光スプリッタ７３４の間にシャッターを置くこともできる。
【００６１】
DVDモードである場合、λ/２プレート７０３を用いて偏光方向を垂直方向に変え、垂直偏光であるDVD用再生光BDVDREはCDの場合と同様に経路B及び経路Dを経て検出されるが、ホログラフィー用再生光BHDDSREの垂直偏光成分は偏光スプリッタ７３４によって反射されて経路Aに移動するため、DVD再生に影響しない。
【００６２】
ホログラフィー記憶モードである場合、λ/２プレート７０３を任意の角度に調節する。CD/DVDプレーヤに用いられる光は経路B上のシャッター７１８によって遮断され、ホログラフィー光のみが偏光スプリッタ７３４によって水平偏光と垂直偏光に分離される。水平偏光は偏光スプリッタ７３４を透過した後、λ/２プレート７３２によって垂直偏光に変換され、ホログラフィー基準光として経路Cに沿って記憶媒体７１０に入射される。垂直偏光は偏光スプリッタ７３４によって反射された後、空間光変調器７２２によって変調され、ホログラフィー信号光として経路Aに沿って記憶媒体７１０に入射される。ホログラフィー再生モードではλ/２プレート７０３を調節して、水平成分の光だけをホログラフィー偏光スプリッタ７０４に入射させる。シャッター７１８を遮断状態にすることによって経路Bに沿って光が進行しないようにし、偏光スプリッタ７３４及びλ/２プレート７３２を透過した光がホログラフィー基準光として記憶媒体７１０に入射し、ホログラフィー再生光がレンズ７２６を経由してCCD７１４にディスプレイされる。
【００６３】
図９は本発明のさらに異なる実施例によるCDプレーヤ及びDVDプレーヤと互換可能なホログラフィーデジタルデータ記憶システム９００であって、光源９０２、２つのビームスプリッタ９０５、９０６、３つのミラー９０７、９１２、９２０、ホログラフィー光学部材(holographic optical element：HOE)レンズ９０９、記憶媒体９１０、荷電結合素子(charge coupled device：CCD)９１４、フォトダイオード(photodiode：PD)９１６、シャッター９１８、ビーム拡大器９２１、空間光変調器(spatial light modulator：SLM)９２２及び２つのレンズ９２４、９２６から構成される。図９に示したホログラフィーデジタルデータ記憶システム９００は、空間多重化方法または角多重化方法を用いてHOEレンズ９０９にCD/DVD及びホログラフィー用開口数を記録する。HOEレンズ９０９はフォトポリマー(photopolymer)を用い、１００%に近い回折効率が得られる。
【００６４】
図１０は空間多重化方法を用いて製造されたHOEレンズ９０９の１実施例を示す。太い実線で示した基準光に対応して特定のCD/DVD開口数を有する光及び特定のホログラフィー開口数を有する光を順次入射させる。互いに異なる３つのレンズ９１１を用い、互いに異なる開口数の光を得ることが好ましい。説明の便宜上、第１の位置にCD用開口数、第２の位置にDVD用開口数、第３の位置にホログラフィー用開口数を有するようにHOEレンズ９０９が製造されたと仮定する。
【００６５】
光源９０２で生成された光はビームスプリッタ９０５によって透過光と反射光に分けられる。透過光はミラー９０７によって反射された後、ビームスプリッタ９０６を透過し、HOEレンズ９０９に基準光として照射される。HOEレンズ９０９がCD/DVDモードまたはホログラフィーモードに対応する位置に移動することによってそれぞれのモードに対応する特定の開口数の光が経路Bに沿って記録媒体９１０に照射される。一方、反射光は経路Aに沿って進行する。具体的に反射光はシャッター９１８を通過した後、ホログラフィー光に対応するように光の大きさを拡大させるビーム拡大器９２１を透過し、ミラー９２０によって反射された後、空間光変調器９２２によって変調され、ホログラフィー信号光としてレンズ９２４を経由して記憶媒体９１０に照射される。
【００６６】
CDモードではシャッター９１８を遮断することによって、光が経路Bのみに進行するようになる。HOEレンズ９０９は第１の位置に移動し、CDプレーヤが求める開口数を有した光が記憶媒体９１０に入射するようになる。記憶媒体９１０によって反射された光が、さらにHOEレンズ９０９に基準光として作用し、入射された光と同一の角度を有して、方向が反対である光を生成するようにし、こうして生成された光はビームスプリッタ９０６によって反射される。ビームスプリッタによって反射された光はPD９１６やCCD９１４に検出される。DVDモードではHOEレンズ９０９が第２の位置に移動すればよい。
【００６７】
ホログラフィー記録モードではシャッター９１８が開放され、HOEレンズ９０９も第３の位置に移動する。経路Bに進行する光はホログラフィー基準光として作用し、経路Aに進行する光はホログラフィー信号光として作用する。ホログラフィー再生モードではシャッター９１８が遮断され、HOEレンズ９０９は第３の位置に移動してホログラフィー基準光のみが記憶媒体９１０に入射され、こうしてホログラフィー基準光に対応するホログラフィー再生光がホログラフィー信号光の延長線上にあるCCD９１４にディスプレイされる。
【００６８】
必要に応じて、シャッター９１８の代わりに偏光子とウェーブプレートを用いて信号光を制御することが可能であり、HOEレンズ９０９の前後にウェーブプレートを置いて検出される光の強度を調節することも可能である。
【００６９】
【発明の効果】
従って、本発明はホログラフィービームスプリッタ、ホログラフィー偏光スプリッタまたはホログラフィー光学部材レンズのようなホログラフィー光学部材をさらに構成して、CD/DVDプレーヤとホログラフィーデジタルデータ記憶システムの相互互換を可能にすることによって、装備購入による費用が節減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例によるCDプレーヤ及びDVDプレーヤと互換可能なホログラフィーデジタルデータ記憶システムの構成図である。
【図２】図１に示したホログラフィービームスプリッタの１実施例を示す図である。
【図３】本発明の異なる実施例によるCDプレーヤ及びDVDプレーヤと互換可能なホログラフィーデジタルデータ記憶システムの構成図である。
【図４】図３に示したホログラフィー偏光スプリッタの１実施例を示した図である。
【図５】本発明の異なる実施例によるCDプレーヤ及びDVDプレーヤと互換可能なホログラフィーデジタルデータ記憶システムの構成図である。
【図６】図５に示したホログラフィー偏光スプリッタの１実施例を示した図である。
【図７】本発明の異なる実施例によるCDプレーヤ及びDVDプレーヤと互換可能なホログラフィーデジタルデータ記憶システムの構成図である。
【図８】図７に示したホログラフィー偏光スプリッタの１実施例を示した図である。
【図９】本発明の異なる実施例によるCDプレーヤ及びDVDプレーヤと互換可能なホログラフィーデジタルデータ記憶システムの構成図である。
【図１０】図９に示したホログラフィー光学的部材の１実施例を示す図である。
【図１１】従来のホログラフィーデジタルデータ記憶システムの構成図である。
【図１２】従来のCDまたはDVDプレーヤの構成図である。
【符号の説明】
１０２  光源
１０４  ホログラフィービームスプリッタ
１０６  ビームスプリッタ
１０８、１２４、１２６  レンズ
１１０  記憶媒体
１１２、１２０  ミラー
１１４  荷電結合素子(charge coupled device：CCD)
１１６  フォトダイオード(photodiode：PD)
１１８  シャッター
１２２  空間光変調器
【図１】
0004132715.tif 000010
【図２】
0004132715.tif 000011
【図３】
0004132715.tif 000012
【図４】
0004132715.tif 000013
【図５】
0004132715.tif 000014
【図６】
0004132715.tif 000015
【図７】
0004132715.tif 000016
【図８】
0004132715.tif 000017
【図９】
0004132715.tif 000018
【図１０】
0004132715.tif 000019
【図１１】
0004132715.tif 000020
【図１２】
0004132715.tif 000021