(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多重ホログラムを格納するための３次元ホログラフィックデータ格納システムであって、
コヒーレント光線を発生する光線発生手段と、
前記コヒーレント光線を基準ビーム及び信号ビームに分離する分離手段と、
円筒形状になっており、前記多重ホログラムを３次元的に格納する格納媒体と、
前記基準ビーム及び前記信号ビームを前記格納媒体に送り出す送出手段と、
前記信号ビーム及び前記基準ビームを有する平面に対して垂直であり、前記格納媒体の中点を長手方向に貫く軸に対して、前記格納媒体を回転させる回転手段
とを含むことを特徴とする３次元ホログラフィックデータ格納システム。
【請求項２】
前記信号ビームをページ形態のデータに変調させる変調手段を、更に含むことを特徴とする請求項１に記載の３次元ホログラフィックデータ格納システム。
【請求項３】
前記送出手段が、前記信号ビーム及び前記基準ビームを各々前記格納媒体に反射させる第１及び第２ミラーを備えることを特徴とする請求項２に記載の３次元ホログラフィックデータ格納システム。
【請求項４】
前記変調手段が、前記格納媒体と前記第１ミラーとの間に位置することを特徴とする請求項３に記載の３次元ホログラフィックデータ格納システム。
【請求項５】
光線の分布を前記ページ形態の映像に検出する電荷結合素子を更に含み、前記変調手段から前記格納媒体の中点までの距離が前記電荷結合素子から前記格納媒体の中点までの距離と同一であることを特徴とする請求項４に記載の３次元ホログラフィックデータ格納システム。
【請求項６】
各焦点が前記格納媒体の中点と一致するように配列される一対の円筒形レンズを、更に含むことを特徴とする請求項５に記載の３次元ホログラフィックデータ格納システム。
【請求項７】
前記円筒形レンズの各々が同一の焦点距離を有することを特徴とする請求項６に記載の３次元ホログラフィックデータ格納システム。
【請求項８】
前記電荷結合素子と前記格納媒体との間に位置する前記円筒形レンズから前記電荷結合素子までの距離が、前記円筒形レンズの焦点距離と同一であることを特徴とする請求項７に記載の３次元ホログラフィックデータ格納システム。
【請求項９】
ビームステアリングレンズを更に含み、前記格納媒体が前記ビームステアリングレンズの焦点から予め定められた距離だけ隔たっていることを特徴とする請求項４に記載の３次元ホログラフィックデータ格納システム。
【請求項１０】
前記格納媒体が、0.03％のFeがドープされたニオブ酸リチウム(LiNbO3 :Fe)結晶体から作られることを特徴とする請求項１に記載の３次元ホログラフィックデータ格納システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、体積ホログラフィックデータ格納システムに関し、特に、大量のホログラフィックデータを格納し得る円筒形状の格納媒体が組み込まれる角多重化格納システム(angular-multiplexed storage system)に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、動画像のような大量のデータを光学的に格納するための要求が増加している。このため、最近、高密度の光学的な格納を具現するために格納媒体が組み込まれる多様な形態の３次元ホログラフィックデータ格納システム(VHDS)が開発されている。ここで、格納媒体は通常ニオブ酸リチウム(LiNbO3 ) またはほう酸リチウム(Li2B2O4) のような物質より作られ、データをページ形態に３次元的に格納するのに用いられる。
【０００３】
格納媒体を回転させるか、またはその格納媒体に対するデータの読取りあるいは書込みの際に用いられるべき光線を偏向させることによって、角度の変分を容易に得ることが可能であるので、これらのVHDSのうちで角多重化格納システム(angular-multiplexed storage system)が最も幅広く用いられている。この角多重化格納システムは、コヒーレント光線を発射するレーザ、ビームスプリッター、第１及び第２ミラー、検出器、及び直六面体または矩形板の格納媒体を備える。このようなシステムにおいて、レーザから発せられたコヒーレント光線はビームスプリッターに入射されて、基準ビームと信号ビームとに分離される。基準ビーム及び信号ビームは各々第１及び第２ミラーにより格納媒体に反射される。これらの信号ビーム及び基準ビームにより発生される干渉パターンは格納媒体に記録される。こうして、角多重化格納システムは格納媒体にデータを書き込んだり、格納媒体からデータを読み出したりすることができる。
【０００４】
角多重化格納システムにおいて、データのアドレシング方法のうちの一つとして、格納媒体内の特定の領域にて基準ビームの進行方向を制御するものがある。この方法は典型的に、ミラーまたはレンズの機械的な移動によって具現される。しかし、この方法は、再生時のミラーまたはレンズの位置が記録時のレンズまたはミラーの位置と正確に一致しなければならない。更に、この方法は、ミラーまたはレンズを動かすために音響−光デバイス(acousto-optical device;AOD)のような高価の光学装置を別途に備える必要があるため、システムの製造コストが増加するという不都合がある。
【０００５】
空間周波数多重方法としてよく知られている他の方法は、格納媒体の表面に対して鉛直な軸を中心にして格納媒体を回転させるものである。ここで、軸は基準ビーム及び信号ビームを有する平面上に置かれる。しかしながら、この方法もニオブ酸リチウムのような格納媒体を用いる場合、格納媒体の異方性のため適切ではない。
【０００６】
そのような問題点を解決するために、他の形態の角多重化格納システムが提案されている。このシステムによれば、格納媒体は基準ビーム及び信号ビームを有する平面に対して垂直であり、格納媒体の中点を貫く軸に対して回転することになる。
【０００７】
しかし、上述した従来のシステムには多くの問題点がある。まず、格納媒体に対して鉛直な線分と基準ビームとの間の角度が予め定められた回転角度より大きい場合、格納媒体が直六面体または矩形板の形態を成しており、空気と格納媒体との間の屈折率の差のため、基準ビームは格納媒体に透過することができない。
【０００８】
また、格納媒体内に書込まれたデータを読み出すことが困難である。即ち、格納媒体が回転する場合、格納媒体と空気との間の屈折率の差のため格納媒体内に格納されたデータを読取る間、検出器の位置を再度調節しなければならない。その結果、格納媒体を回転させるための角度の範囲が制限されるという不都合がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の主な目的は、より多くの量のホログラムデータを格納媒体に記録し得る、改善された３次元ホログラフィックデータ格納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】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、多重ホログラムを格納するための３次元ホログラフィックデータ格納システムであって、コヒーレント光線を発生する光線発生手段と、前記コヒーレント光線を基準ビーム及び信号ビームに分離する分離手段と、円筒形状になっており、前記多重ホログラムを３次元的に格納する格納媒体と、前記基準ビーム及び前記信号ビームを前記格納媒体に送り出す送出手段と、前記信号ビーム及び前記基準ビームを有する平面に対して垂直であり、前記格納媒体の中点を長手方向に貫く軸に対して、前記格納媒体を回転させる回転手段とを含むことを特徴とする３次元ホログラフィックデータ格納システムが提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施例について図面を参照しながらより詳しく説明する。
図１には、本発明の好適実施例による３次元ホログラフィックデータ格納システム200 の概略的な模式図が示されている。
【００１２】
本発明のホログラフィックデータ格納システム200 はコヒーレント光線を発生する光源210 と、シャッター220 と、ビーム拡大器230 と、ビームスプリッター240 と、第１及び第２ミラー242 、250 と、空間光変調器(SLM)244と、第１及び第２円筒形レンズ246 、270 と、ビームステアリングレンズ252 と、円筒形状の格納媒体262 と、この円筒形状の格納媒体262 を実装するターンテーブル260 と、ステッピングモーター264 と、電荷結合素子(CCD)280と、及びステッピングモーター制御器290 とから構成される。
【００１３】
このシステム200 において、光源210 、例えば半導体レーザから発せられるコヒーレント光線は、円筒形状の格納媒体262 の露出時間を調節するのに用いられるシャッター220 を通じてビーム拡大器230 に送られる。この格納媒体262 は、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)のような光屈折性結晶体(photorefractive crystal) のより作られる。本発明の好適な実施例によれば、格納媒体262 は0.03％のFeのドープされたニオブ酸リチウム(LiNbO3:Fe) 結晶体より作られ、円筒形状に成っている。ビーム拡大器230 はシャッターを通過するコヒーレント光線を拡大させる。
【００１４】
その後、拡大された光線は、入射光線を部分的に反射させ得るビームスプリッター240 に入射することにより、基準ビーム及び信号ビームに分離される。ここで、基準ビームはビームスプリッター240 を透過する拡大光線の一部分であり、信号ビームはビームスプリッター240 から反射される拡大光線の残り部分である。図１及び図２中で、ビームスプリッター240 からの実線及び点線は、各々、信号ビーム及び基準ビームの光路を示す。
【００１５】
信号ビームは、第１ミラー242 によってＳＬＭ244(例えば、液晶光バルブ) に反射されてＳＬＭ244 に結像されることになる。本発明の好適な実施例によれば、このＳＬＭ244 は離散変調領域、例えばＭ×Ｎ個の変調画素のアレイを備える。Ｍ×Ｎ個の変調画素の各々は集積回路（図示せず）を通じて印加される電圧によって調節される。その結果、SLM244はＭ×Ｎ個の変調画素の各々に入射される信号ビームの振幅及び位相を制御し得る。従って、ＳＬＭ224 は入射された信号ビームを通過させた後、ページ形態のデータを有する変調信号ビームに変換し得る。この変調信号ビームは、第１円筒形レンズ246 によって円筒形状の格納媒体262 の記録領域263 上にフォーカスされる。円筒形状の格納媒体262 は、その中点が第１円筒形レンズ246 の焦点と一致するように配列される。
【００１６】
一方、基準ビームは、第２ミラー250 によってビームステアリングレンズ252 に反射され、ビームステアリングレンズ252 によって円筒形状の格納媒体262 から予め定められた距離だけ隔たっている点にフォーカスされる。ここで、予め定められた距離は円筒形状の格納媒体262 の曲率によって決定される。この場合、円筒形状の格納媒体262 はその曲率によって円筒形レンズとしての機能をすることにより、基準ビームが円筒形状の格納媒体262 内で平行になるようにする。
【００１７】
図２に参照すると、円筒形状の格納媒体262 において、変調信号ビームは基準ビームと干渉を起こし、これらの間で変調信号ビームの情報を有する干渉パターンを発生するようになる。この干渉パターンに応じて円筒形状の格納媒体262 の屈折率を変化させることによって、干渉パターンは記録領域263 の光屈折パターンに変換される。こうして、変調信号ビームは円筒形状の格納媒体262 の記録領域263 に記録される。図２中、斜線で示されている記録領域263 は円錐形状であり、基準ビームと変調信号ビームとが重ね合わせた領域によって定義される。
【００１８】
図１を再度参照すると、円筒形状の格納媒体262 を透過する変調信号ビームは、第２円筒形レンズ270 に入射される。この第２円筒形レンズ270 は、変調信号ビームを通過させた後、平行光線になるようにする。変調信号ビームは、ページ形態の映像のような光線の分布を検出し得るＣＣＤ280 上に入射される。ここで、ＳＬＭ244 から第１円筒形レンズ246 までの距離は、第２円筒形レンズ270 からＣＣＤ280 までの距離と同一であり、更に、各円筒形レンズ246 、270 は同一の焦点を有し、ＳＬＭ244 から第１円筒形レンズ246 までの距離は第１円筒形レンズ246 の焦点の距離と同一であることに注目されたい。
【００１９】
ＳＬＭ244 によって変調されるべき他のページのデータが円筒形状の格納媒体262 の記録領域263 上に記録される場合、ステッピングモーター制御器290 はステッピングモーター264 及びシャッター220 に制御信号を発生する。制御信号に応じて、シャッター220 はコヒーレント光線を遮断し、ステッピングモーター264 は基準ビーム及び信号ビームを有する平面に対して垂直な軸に対して予め定められた角度だけターンテーブル260 を回転させることによって、角多重化が行われる。ここで、軸は長手方向に円筒形状の格納媒体262 の中点を通過する。続いて、シャッター220 は円筒形状の格納媒体262 の露出時間の間、開放状態になる。次のページのデータはＳＬＭ244 によって変調される。本発明の好適な実施例によれば、円筒形状の格納媒体262 が形状及び構造面にて軸と完全な対称関係を成しているため、３次元ホログラフィックデータ格納システム200 は円筒形状の格納媒体262 を360 度まで回転させることができる。従って、本発明の３次元ホログラフィックデータ格納システム200 は円筒形状の格納媒体262 を回転させることによって、多量のページデータをホログラム形態に円筒形状の格納媒体262 に格納し得る。
【００２０】
一方、円筒形状の格納媒体262 に格納されたデータは、円筒形状の格納媒体262 を回転させる間、基準ビームを円筒形状の格納媒体262 に照射することにより順次的に再生されることができる。
【００２１】
上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
【００２２】
【発明の効果】
従って、本発明によれば、360 度まで回転可能な円筒形状の格納媒体を組み込むことによって、より多い量のホログラフィックデータを格納媒体に記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適実施例による３次元ホログラフィックデータ格納(VHDS)システムの概略的な模式図である。
【図２】本発明の円筒形状の格納媒体上で信号ビームと基準ビームの光路を示す模式図である。
【符号の説明】
200   ３次元ホログラフィックデータ格納システム
210   光源（光線発生手段）
220   シャッター
230   ビーム拡大器
240   ビームスプリッター（分離手段）
242 ，250 第１及び第２ミラー（送出手段）
244   空間光変調器
246 ，270 第１及び第２円筒形レンズ
252   ビームステアリングレンズ
260   ターンテーブル
262   円筒形状の格納媒体
263   記録領域
264   ステッピングモーター（回転手段）
280   電荷結合素子（ＣＣＤ）
290   ステッピングモーター制御部
【図１】
0004059977.tif 000002
【図２】
0004059977.tif 000003