(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過型ソース・ディスク上の情報をホログラフィック記録材料製のターゲット・ディスク上にホログラムの形で記録するためのホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムにおいて、
平行光束化したコヒーレント光から成る平面波ビームを発生するビーム発生手段と、
前記ビーム発生手段が射出したビームを、信号波ビームとして用いる第１ビームと参照波ビームとして用いる第２ビームとに分割するビーム・スプリッタと、
前記第１ビームを、前記ソース・ディスクを通過させて前記ターゲット・ディスクの一方の面へ入射させるように導き、前記第２ビームを、前記ソース・ディスクを通過させることなく前記ターゲット・ディスクの他方の面へ入射させるように導く光学系とを備え、
前記光学系が、参照波ビームとして用いる前記第２ビームを、ビーム軸心を通りビーム軸心に対して実質的に同一の傾斜角を成す直線に沿って進行する光線から成る実質的に円筒対称性を有する円錐形ビームに整形するコニカル・ビーム・シェイパーを含んでおり、
前記光学系が、前記円錐形ビームのビーム軸心と前記ターゲット・ディスクの軸心とを実質的に一致させて前記円錐形ビームを前記ターゲット・ディスクに入射させることで、前記円錐形ビームの実質的に全ての光線を前記ターゲット・ディスクに実質的に同一の入射角で入射させるように構成されており、
前記光学系が、前記第１ビームが前記ソース・ディスクの有効記録領域の略々全域を通過して前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域を照射し、且つ、前記第２ビームが前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域を照射するようにするビーム径拡大手段を備えており、
前記光学系が、前記第１ビーム及び／または前記第２ビームに光強度一様化のための減光を施し、当該ビームが前記ターゲット・ディスクに入射する際に、当該ビームの光が前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域において略々一様な光強度を有しているようにする減光手段を備えている、
ことを特徴とするホログラフィック・ディスク・レコーディング・システム。
【請求項２】
前記コニカル・ビーム・シェイパーが円錐形ミラーから成ることを特徴とする請求項１記載のホログラフィック・ディスク・レコーディング・システム。
【請求項３】
前記コニカル・ビーム・シェイパーが円錐形プリズムから成ることを特徴とする請求項１記載のホログラフィック・ディスク・レコーディング・システム。
【請求項４】
前記コニカル・ビーム・シェイパーが逆円錐形プリズムから成ることを特徴とする請求項１記載のホログラフィック・ディスク・レコーディング・システム。
【請求項５】
前記第１ビーム及び／または前記第２ビームを偏光させ、当該ビームが前記ターゲット・ディスクに入射する際に当該ビームの光が前記ターゲット・ディスクの径方向に偏光しているようにする偏光手段を更に備えたことを特徴とする請求項１記載のホログラフィック・ディスク・レコーディング・システム。
【請求項６】
前記コニカル・ビーム・シェイパーを複数備え、それら複数のコニカル・ビーム・シェイパーは、それらによって整形された円錐形ビームが前記ターゲット・ディスクへ入射する際の入射角が互いに異なるようにしたものであり、更に、前記複数のコニカル・ビーム・シェイパーのうちの１つを選択的に使用するためのコニカル・ビーム・シェイパー選択機構を備えたことを特徴とする請求項１記載のホログラフィック・ディスク・レコーディング・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、ホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムに関し、より詳しくは、透過型ソース・ディスク上の情報をホログラフィック記録材料製のターゲット・ディスク上にホログラムの形で記録するためのホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホログラフィック記録媒体上に情報をホログラムの形で記録するホログラフィック・レコーディング技術においては、ホログラフィック記録媒体上の同一記録位置に複数枚のホログラムを多重化して記録するということが行われている。情報を記録するためのホログラムは、データ・ページと呼ばれることもあり、従って複数枚のホログラムを多重化するということは、複数枚のデータ・ページを多重化することである。複数枚のデータ・ページを多重化するには、個々のデータ・ページを記録する際に使用する参照波ビームの特性を、各データ・ページごとに異ならせるようにすればよく、例えば、参照波ビームが記録媒体に入射するときの入射角を異ならせたり、参照波ビームの波長を異ならせたりするなどの方法が用いられている。
【０００３】
記録しようとする情報を信号波ビームに乗せるための手段としては、液晶ディスプレイなどで構成した特別の光変調器（スペーシャル・ライト・モジュレータ：ＳＬＭ）が一般的に使用されている。また、多重化して記録した複数枚のホログラムのうちの所望の１枚のホログラム読出すには、そのホログラムを記録したときに使用した参照波ビームと同一特性の参照波ビームを使用して、そのホログラムを再生し、そして、その再生したホログラムによって表されているデータ・ページを、２次元デテクタ・アレイを使用して読取るようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上に概説した従来のホログラフィック・レコーディング技術には、幾つかの短所が付随している。先ず、データ・ページ１枚当たりの記録密度は、使用しているＳＬＭ及び２次元デテクタ・アレイが、どれほどまで小さなピクセル・サイズ及びピクセル・ピッチを提供できるかによって、その上限が決まってしまうため、より高い記録密度を達成しようとすると、同一記録位置に膨大な枚数のホログラムを多重化して記録しなければならなくなる。その多重化の方法としてどのような方法を用いるかによって、また、記録媒体上の隣り合う記録位置どうしの間の重なり量の大きさによって、１枚のホログラムが占有する記録媒体の部分領域の形状が異なったものとなり、また、記録媒体上の同一記録位置に多重化して記録することのできるホログラムの有効枚数も異なったものとなる。そして、それらが異なることにより、その記録媒体上に記録した複数枚のホログラムの間で再生強度がばらついたり、同じホログラム内のピクセルの間で再生強度がばらついたりするおそれが生じる。これらの再生強度のばらつきは、データ読出エラーの原因となるため、データ読出エラーの発生率を、所定レベル以下に抑えるためには、かなり複雑な再生強度補償技法を用いなくてはならない。また、記録媒体上の隣り合う記録位置どうしが重なり部分を持たないようにすると、記録位置どうしの間の記録媒体材料が有効利用されないために、ダイナミック・レンジが低下するという問題も発生する。
【０００５】
更に、上述したホログラフィック・レコーディング技術を用いて製作したホログラフィック・メモリでは、その複製の製造（レプリケーション）を高速で実行できるような適当な方法が存在していなかった。即ち、そのようなホログラフィック・メモリをターゲット・ディスク上にコピーするには、そのターゲット・ディスク上の各々の記録位置ごとに、その記録位置に多重化して記録すべき複数のホログラムを１枚ずつ記録して行く工程が必要とされていた。また、ターゲット・ディスク上の同一記録位置に多重化して記録する複数枚のホログラムの間で再生強度を一様化するためには、各々の記録位置ごとに、複雑な露光工程を反復して実行しなければならなかった。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑み成されたものであり、本発明の目的は、簡明で安価な構成によって、上述した従来のホログラフィック・レコーディング技術に付随していた短所を克服できるようにした、ホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムを提供することにある。
【０００７】
本発明の更なる目的は、上述した種類のホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムにおいて、ホログラフィック・レコーディングに用いる参照波ビーム及び／または信号波ビームに対して、簡明な手段で、そのビームの偏光状態や強度分布の調整を施して、所望の露光特性が得られるようにし得るシステムを提供することにある。
【０００８】
本発明の更なる目的は、上述した種類のホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムにおいて、簡明で安価な構成によって、参照波ビームの入射角変更によるホログラム多重化を可能にし得るシステムを提供することにある。
【０００９】
本発明の更なる目的は、上述した種類のホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムにおいて、振幅変調記録方式で作製したソース・ディスクのレプリケーションと、位相変調記録方式で作製したソース・ディスクのレプリケーションとのいずれにも対応することのできる、汎用性を備えたシステムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明にかかるホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムは、透過型ソース・ディスク上の情報をホログラフィック記録材料製のターゲット・ディスク上にホログラムの形で記録するためのホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムにおいて、平行光束化したコヒーレント光から成る平面波ビームを発生するビーム発生手段と、前記ビーム発生手段が射出したビームを、信号波ビームとして用いる第１ビームと参照波ビームとして用いる第２ビームとに分割するビーム・スプリッタと、前記第１ビームを、前記ソース・ディスクを通過させて前記ターゲット・ディスクの一方の面へ入射させるように導き、前記第２ビームを、前記ソース・ディスクを通過させることなく前記ターゲット・ディスクの他方の面へ入射させるように導く光学系とを備え、前記光学系が、参照波ビームとして用いる前記第２ビームを、ビーム軸心を通りビーム軸心に対して実質的に同一の傾斜角を成す直線に沿って進行する光線から成る実質的に円筒対称性を有する円錐形ビームに整形するコニカル・ビーム・シェイパーを含んでおり、前記光学系が、前記円錐形ビームのビーム軸心と前記ターゲット・ディスクの軸心とを実質的に一致させて前記円錐形ビームを前記ターゲット・ディスクに入射させることで、前記円錐形ビームの実質的に全ての光線を前記ターゲット・ディスクに実質的に同一の入射角で入射させるように構成されており、前記光学系が、前記第１ビームが前記ソース・ディスクの有効記録領域の略々全域を通過して前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域を照射し、且つ、前記第２ビームが前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域を照射するようにするビーム径拡大手段を備えており、前記光学系が、前記第１ビーム及び／または前記第２ビームに光強度一様化のための減光を施し、当該ビームが前記ターゲット・ディスクに入射する際に、当該ビームの光が前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域において略々一様な光強度を有しているようにする減光手段を備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明にかかるホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムによれば、ターゲット・ディスクの有効記録領域の全域において、入射する参照波ビームのあらゆる光特性を高度に一様化することができる。そのため、ワン・ステップのレコーディング・プロセスによって、ターゲット・ディスクの有効記録領域の全域にホログラムを記録することができ、また、記録したホログラムを再生する際の、複数枚のホログラムの間での再生強度のばらつき、並びに、同じホログラム内のピクセルの間での再生強度のばらつきが発生するおそれを、非常に小さく抑えることができるため、複雑な再生強度補償技術を用いる必要がない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明して行く。
図１は本発明の好適な実施の形態にかかるホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムの模式図、図２はコニカル・ビーム・シェイパーの第１の具体例である円錐形ミラーを示した図、図３はコニカル・ビーム・シェイパーの第２の具体例である円錐形プリズムを示した図、図４はコニカル・ビーム・シェイパーの第３の具体例である逆円錐形プリズムを示した図である。
【００１３】
図１は本発明の好適な実施の形態にかかるホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムの模式図である。このシステムは、平行光束化したコヒーレント光から成る平面波ビームを発生するコヒーレント光源１０を備えており、このコヒーレント光源１０は、例えばレーザ装置等を用いて構成することができる。
【００１４】
コヒーレント光源１０が射出したビームは、ビーム・スプリッタ２０によって２本のビーム２３、２６に分割され、一方のビーム２３は信号波ビームとして用いられ、他方のビーム２６は参照波ビームとして用いられる。信号波ビーム２３は、続いて信号波ビーム拡大用のビーム・エキスパンダ３０によって、そのビーム径が露光に適した大きさに拡大され、より詳しくは、後述する透過型ソース・ディスク５０の有効記録領域の略々全域を通過して、後述するホログラフィック記録材料製のターゲット・ディスク６０の有効記録領域の略々全域を照射できる大きさのビーム径に拡大される。
【００１５】
ビーム径が拡大された信号波ビーム２３は、続いて信号波ビーム調整用光学部材４０を通過する。信号波ビーム調整用光学部材４０は、信号波ビーム２３の光特性に精密調整を施すことが必要な場合に設けられるものであり、信号波ビーム調整用光学部材４０としては、例えば、偏光板、フィルタ、減光板などが用いられる。例えば、信号波ビーム２３がターゲット・ディスク６０に入射する際に、この信号波ビーム２３の光がターゲット・ディスク６０の径方向に偏光しているようにすることが望まれる場合には、信号波ビーム調整用光学部材４０として円対称偏光板を使用すればよい。また、信号波ビーム２３がターゲット・ディスク６０に入射する際に、この信号波ビーム２３の光がターゲット・ディスク６０の有効記録領域の略々全域において略々一様な光強度を有しているようにすることが望まれる場合には、信号波ビーム調整用光学部材４０として、通過する光ビームの強度分布を補正するように特別に設計したニュートラル・デンシティ・フィルタを使用して、信号波ビーム２３に光強度一様化のための減光を施すようにすればよい。
【００１６】
こうして光特性に精密調整が施された信号波ビーム２３は、続いて透過型ソース・ディスク５０を通過する。信号波ビーム２３は、このソース・ディスク５０を通過する際に、その振幅及び／または位相が変調され、これによって、ターゲット・ディスク６０に記録すべき情報が信号波ビーム２３に乗せられる。こうして変調された信号波ビーム２３が、最終的に、ホログラフィック記録材料製のターゲット・ディスク６０の一方の面へ入射して、その有効記録領域の略々全域を照射するようにしてある。
【００１７】
一方、参照波ビーム２６は、このホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムの光学系に導かれて、ソース・ディスク５０を通過することなくターゲット・ディスク６０の他方の面へ入射して、その有効記録領域の略々全域を照射するようにしてある。より詳しくは、このシステムは、ミラー光学系１００によって、参照波ビーム２６をターゲット・ディスク６０の裏側へ導いている。そして、ターゲット・ディスク６０の裏側へ導かれた参照波ビーム２６は、参照波ビーム拡大用のビーム・エキスパンダ９０によって、そのビーム径が露光に適した大きさに拡大され、より詳しくは、最終的にターゲット・ディスク６０の他方の面に入射したときに、ターゲット・ディスク６０の有効記録領域の略々全域を照射できる大きさのビーム径に拡大される。
【００１８】
ビーム径が拡大された参照波ビーム２６は、続いて参照波ビーム調整用光学部材８０を通過する。信号波ビーム２３の場合と同様に、参照波ビーム調整用光学部材８０も、参照波ビーム２６の光特性に精密調整を施すことが必要な場合に設けられるものであり、信号波ビーム調整用光学部材４０と同様の光学部材などが用いられる。
【００１９】
こうして光特性に精密調整が施された参照波ビーム２６は、続いてコニカル・ビーム・シェイパー７０へ入射する。コニカル・ビーム・シェイパー７０は、入射してくる平行光束の参照波ビーム２６を、ビーム軸心を通りビーム軸心に対して実質的に同一の傾斜角を成す直線に沿って進行する光線から成る実質的に円筒対称性を有する円錐形ビームに整形するためのものである。
【００２０】
コニカル・ビーム・シェイパー７０として用いることのできる光学部材には、様々な種類のものがある。図２〜図４に、そのような光学部材の３つの好適な具体例を示した。図２に示した具体例は、円錐形ミラー１２０であり、その実際の３次元形状は円錐形であるが、図には側面図を示したため、三角形で表されている。平行光束のビーム１１０をこの円錐形ミラー１２０の軸心に平行に入射させると、この円錐形ミラー１２０の表面で反射させられ、円錐形ミラー１２０の径方向の全ての方向へ、円錐形ミラー１２０の軸心に対して同一傾斜角を成す直線に沿って進行する光線から成る出射光ビーム１５０Ａが得られる。図３に示した具体例は、円錐形プリズム１３０であり、図４に示した具体例は、逆円錐形プリズム１４０である。これらプリズム１３０、１４０でも、その寸法を適切に設計することによって、それらを通過して出射する出射光ビーム１５０Ｂ、１５０Ｃを、円錐形ミラー１２０から出射する円錐形の出射光ビーム１５０Ａと同様に、ビーム軸心を通りビーム軸心に対して実質的に同一の傾斜角を成す直線に沿って進行する光線から成る実質的に円筒対称性を有する円錐形ビームに整形することができる。
【００２１】
こうして円錐形ビームに整形された参照波ビーム２６を、この円錐形ビームの軸心とターゲット・ディスク６０の軸心とを実質的に一致させて、ターゲット・ディスク６０に入射させるようにしており、それによって、その円錐形ビームの実質的に全ての光線を、ターゲット・ディスク６０に実質的に同一の入射角で入射させるようにしている。
【００２２】
従って、本発明においては、ホログラムを記録する際に使用する参照波ビームを、ビーム軸心を通りビーム軸心に対して実質的に同一の傾斜角を成す直線に沿って進行する光で形成された実質的に円筒対称性を有する円錐形ビームに整形した上で、その円錐形ビームのビーム軸心とターゲット・ディスクの軸心とが実質的に一致するようにして円錐形ビームをターゲット・ディスクに入射させることで、円錐形ビームの実質的に全ての光線をターゲット・ディスクに実質的に同一の入射角で入射させるようにしているのである。
【００２３】
かかる構成によれば、ターゲット・ディスク６０の有効記録領域の全面に参照波ビーム２６を入射させることができ、またその際に、参照波ビーム２６のあらゆる光特性を、ターゲット・ディスク６０の有効記録領域のどの部分においても高度に一様化することができる。更に、参照波ビーム調整用光学部材８０を使用して、その参照波ビーム２６の偏光状態や光強度分布などの光特性に微調整を施すことによって、光特性の一様化を更に高度なものにすることができる。
【００２４】
また、以上に説明した構成のホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムは、振幅変調記録方式で作製したソース・ディスクのレプリケーションと、位相変調記録方式で作製したソース・ディスクのレプリケーションとのいずれにも対応することのできる、汎用性を備えたシステムである。
【００２５】
図１は、本発明にかかるホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムの原理を説明するための模式図であるため、具体的な詳細構造については図示省略してある。ただし、以上に説明したシステムにおいて、コニカル・ビーム・シェイパー７０を複数備えるようにし、それら複数のコニカル・ビーム・シェイパーを、それらによって整形された円錐形ビームがターゲット・ディスク６０へ入射する際の入射角が互いに異なるようにしておき、更に、それら複数のコニカル・ビーム・シェイパーのうちの１つを選択的に使用するためのコニカル・ビーム・シェイパー選択機構を備えるようにすることが好ましく、そのようにすれば、簡明で安価な構成によって、参照波ビームの入射角変更によるホログラム多重化が可能となる。またその場合に、必要とあらば、コニカル・ビーム・シェイパーを交換したために、円錐形ビームの形状が変化するのに合わせて、参照波ビーム調整用光学部材８０をそれに適したものに交換するような構成とするのもよい。
【００２６】
また、図１は、本発明にかかるホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムの様々な構成要素のレイアウトの１つの具体例を示しているが、それら構成要素のレイアウトは図示したものに限定されない。例えば、ビーム・エキスパンダ３０、９０は、信号波ビーム２３及び参照波ビーム２６のビーム径を露光に適した大きさにするという目的を達成することができさえすれば、光路中のどの位置に配設してもよく、更に、信号波ビーム調整用光学部材３０や、参照波ビーム調整用光学部材８０についても、それら光学部材の目的を達成することができさえすれば、配設位置をどの位置へ変更しても構わない。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、透過型ソース・ディスク上の情報をホログラフィック記録材料製のターゲット・ディスク上にホログラムの形で記録するためのホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムにおいて、平行光束化したコヒーレント光から成る平面波ビームを発生するビーム発生手段と、前記ビーム発生手段が射出したビームを、信号波ビームとして用いる第１ビームと参照波ビームとして用いる第２ビームとに分割するビーム・スプリッタと、前記第１ビームを、前記ソース・ディスクを通過させて前記ターゲット・ディスクの一方の面へ入射させるように導き、前記第２ビームを、前記ソース・ディスクを通過させることなく前記ターゲット・ディスクの他方の面へ入射させるように導く光学系とを備え、前記光学系が、参照波ビームとして用いる前記第２ビームを、ビーム軸心を通りビーム軸心に対して実質的に同一の傾斜角を成す直線に沿って進行する光線から成る実質的に円筒対称性を有する円錐形ビームに整形するコニカル・ビーム・シェイパーを含んでおり、前記光学系が、前記円錐形ビームのビーム軸心と前記ターゲット・ディスクの軸心とを実質的に一致させて前記円錐形ビームを前記ターゲット・ディスクに入射させることで、前記円錐形ビームの実質的に全ての光線を前記ターゲット・ディスクに実質的に同一の入射角で入射させるように構成されており、前記光学系が、前記第１ビームが前記ソース・ディスクの有効記録領域の略々全域を通過して前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域を照射し、且つ、前記第２ビームが前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域を照射するようにするビーム径拡大手段を備えており、前記光学系が、前記第１ビーム及び／または前記第２ビームに光強度一様化のための減光を施し、当該ビームが前記ターゲット・ディスクに入射する際に、当該ビームの光が前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々全域において略々一様な光強度を有しているようにする減光手段を備えている構成とした。
【００２８】
そのため、ターゲット・ディスクの有効記録領域の全域において、入射する参照波ビームのあらゆる光特性を高度に一様化することができことから、ワン・ステップのレコーディング・プロセスによって、ターゲット・ディスクの有効記録領域の全域にホログラムを記録することができる。また、記録したホログラムを再生する際の、複数枚のホログラムの間での再生強度のばらつき、並びに、同じホログラム内のピクセルの間での再生強度のばらつきが発生するおそれを非常に小さく抑えることができ、複雑な再生強度補償技法を用いる必要がない。更に、参照波ビームを上記のような円錐形ビームとしたため、ホログラムの読出しの際には、読出し用の参照波ビームを一定の角度で固定したまま、ホログラフィック・ディスクを回転させることにより、局所的なホログラムの読出しを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施の形態にかかるホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムの模式図である。
【図２】コニカル・ビーム・シェイパーの第１の具体例である円錐形ミラーを示した図である。
【図３】コニカル・ビーム・シェイパーの第２の具体例である円錐形プリズムを示した図である。
【図４】コニカル・ビーム・シェイパーの第３の具体例である逆円錐形プリズムを示した図である。
【符号の説明】
１０……コヒーレント光源、２０……ビーム・スプリッタ、２３……信号波ビーム、２６……参照波ビーム、３０……ビーム・エキスパンダ、４０……信号波ビーム調整用光学部材、５０……ソース・ディスク、６０……ターゲット・ディスク、７０……コニカル・ビーム・シェイパー、８０……参照波ビーム調整用光学部材、９０……ビーム・エキスパンダ、１００……ミラー光学系。
【図１】
0004099819.tif 000002
【図２】
0004099819.tif 000003
【図３】
0004099819.tif 000004
【図４】
0004099819.tif 000005