JP2001023169A - ホログラム情報記録読み出し方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造で高密度のホログラム蓄積、再構
築を行うこと。 【解決手段】 ホログラム・メモリ構造が、平面波と蓄
積すべきデータパターンから回折された光の干渉からホ
ログラムを記録する。読み出し用の球面ビームを使って
そのホログラムの局所化された部分を再構築することが
できる。球面ビームをホログラム・エリアの全体にわた
って走査することで蓄積されたデータの異なった部分を
検索する。異なった波長又は異なった角度の参照光ビー
ムを使って異なったパターン記録をすることで同じ体積
に多数のホログラムを記録することができる。この構造
は、ディスクベースの蓄積システムに良く適している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホログラム・デー
タ蓄積装置に関し、特に、ホログラムを記録し読み出す
方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ホログラム・データ蓄積装置は、通常、
一つのホログラム蓄積媒体内の１以上の位置に多数頁の
データを記録する。異なった頁のデータは、その角度又
は波長等，記録に使われた参照光ビームの特性を変える
ことによって１つの位置に多重化されている。

【０００３】信号光ビーム上に記録すべき情報を与える
ために液晶表示パネル等の空間光変調器（ＳＬＭ）が使
われる。蓄積されたホログラムを読み取るには、記録に
用いたのと同じ特性の参照光ビームを使って所望のホロ
グラムを検索し、２次元検出器を使って再構築されたデ
ータ頁が読まれる。

【０００４】これらのアーキテクチャには様々な制限が
ある。各データ頁の記録密度は、ＳＬＭ及び検出器アレ
イによって制限される。これを補償するためには、高密
度を達成するように各位置に数百、数千のホログラムが
多重化される必要がある。

【０００５】読み出しに際して、大きな２次元の頁が再
構築されるということは、レーザ・パワーが多くのピク
セルに分割され、その結果、レーザ・パワーをもっと沢
山要求することになる。さらに、従来の構造では、再構
築されたデータ頁を検出器アレイ上にフォーカスするた
めに、しばしば、イメージング・レンズ・システムを要
求し、その参照光ビームを異なった方向及び位置に移動
するための複雑な機構も要求される。これらは、システ
ム及び装置の複雑さにおいてコスト高になる。

【０００６】また従来の技術においては、媒体の各点で
多重化されたホログラムの有効数が変わるように、使用
された多重化の方法に依って、及びその媒体の空間的位
置の間のオーバーラップ（重複）の量に依って、各ホロ
グラムによって占められるボリューム（体積）の形が変
わる。これらのファクターは、両方とも、媒体中の異な
ったホログラムの間で不均一な強度となり、１つのホロ
グラムにおける異なったピクセルの間でも不均一な強度
となり、データを読む際に誤りを起こす確率を減らす為
に複雑な補償技術が必要である。もし空間的位置が記録
媒体中でオーバーラップしなければ、ダイナミックレン
ジは不連続位置間の不使用物質中に失われる。

【０００７】更に、そのようなシステムを使って記録さ
れたホログラム・メモリを高速複製する方法は現在のと
ころ無い。従来法では各ホログラムは各多重化された頁
に対して、及び記録媒体中の各空間位置で順次記録され
なければならない。全ての頁において等しい強度のホロ
グラムを得るためには、全ての位置で複雑な露光が繰り
返されなければならない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の現状に鑑み、本
発明は、下記のことを課題とする。 （ａ）ピクセル・サイズが光学的解像度にのみ制限され
るようにして、高密度データ頁が記録され読み出される
ようにする。 （ｂ）検出器のピクセル数増加を必要とせずに１つのホ
ログラムとして大データ頁を記録できるようにする。 （ｃ）記録または回折信号路のどちらか一方に光学的素
子を必要とすることなく記録及び読み出しができるよう
にする。 （ｄ）誤り率を増加することなく読取のための低電力レ
ーザを使えるようにする。 （ｅ）ホログラム・メモリを複製する簡単で高速な手段
を提供する。 （ｆ）良好な均一性をもってホログラムを記録再生でき
るようにする。

【０００９】ディスク型の記録媒体の特別な場合におい
ては、本発明の付加的な目的及び利点は、光学的ディス
クに対する現存の読み出し機構との共存性を提供するこ
とであり、データは、先行技術におけるホログラム・デ
ィスク構造の場合のようにディスク上の離散位置で読む
代わりに、連続的に読まれる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、第１の観点において、下記の手段を備え
たホログラム情報記録読み出し方法を提供する。即ち、
記録媒体中のホログラムに情報を記録し読み出す方法で
あって、データで変調された信号光ビームと記録参照光
ビームを、ホログラムが記録される記録媒体のスポット
上に集光してホログラムを記録し、上記記録参照光ビー
ムとは実質的に波面形状の異なる読み出し参照光ビーム
を作成し、上記読み出し参照光ビームで上記ホログラム
を照射し、所定の倍率に拡大された再生画像情報を得、
該画像情報により上記データの一部を再生するホログラ
ム情報記録読み出し方法を提供する。

【００１１】上記第１観点の方法において、前記読み出
し参照光ビームをほぼ前記信号光ビームの方向と同じ方
向に適用し、それによって、前記再生画像情報をほぼ前
記記録参照光ビームの方向に再現することを特徴とする
ホログラム情報記録読み出し方法も提供する。上記第１
観点の方法において、前記読み出し参照光ビームを、ほ
ぼ前記信号光ビームの進行方向と対向する方向に適用す
ることを特徴とするホログラム情報記録読み出し方法も
提供する。更にまた上記第１観点の方法において、前記
再生画像情報の倍率を前記読み出し参照光ビームの波面
形状に応じて決めるホログラム情報記録読み出し方法も
提供する。

【００１２】更に、上記第１観点の方法において、前記
記録媒体に対する前記読み出し参照光ビームの相対位置
を移動することにより、前記データの異なった部分を再
生するホログラム情報記録読み出し方法も提供する。ま
た、上記第１観点の方法において、各ホログラムに対す
る前記記録媒体上の前記記録参照光ビームの入射角を変
えることによって記録媒体に複数のホログラムを記録
し、それによって、前記読み出し参照光ビームを適用す
ることにより対応する複数の再生画像情報を得るホログ
ラム情報記録読み出し方法も提供する。

【００１３】また、上記第１観点の方法において、各ホ
ログラムに対して前記信号光ビームと前記記録参照光ビ
ームの波長を変えることにより前記記録媒体に複数のホ
ログラムを記録し、前記読み出し参照光の波長を変える
ことによって異なったホログラムを再生するホログラム
情報記録読み出し方法も提供する。更に、上記第１観点
の方法において、前記記録媒体が実質的にディスク型の
記録媒体であるホログラム情報記録読み出し方法も提供
する。

【００１４】本発明は、第２の観点において、下記の手
段を備えたホログラム情報記録読み出し方法を提供す
る。即ち、記録媒体中のホログラムに情報を蓄積し読み
出す方法であって、データで変調された信号光ビームと
ほぼ平面波の記録参照光ビームを記録媒体の選択された
スポットに集光し、それによってホログラムを記録し、
ほぼ球面波の読み出し参照光ビームを作成し、前記読み
出し参照光ビームで前記ホログラムを照射して、前記デ
ータの一部を予め定められた倍率を持つ画像として再構
築するホログラム情報記録読み出し方法。また、上記第
２観点の方法において、前記読み出し参照光ビームを前
記信号光ビームとほぼ同じ方向に与え、それによって、
再構築された画像がほぼ前記記録参照光ビームの方向に
伝搬するようにするホログラム情報記録読み出し方法も
提供する。

【００１５】また、上記第２観点の方法において、前記
読み出し参照光ビームを前記信号光ビームと対向する方
向に与えることを特徴とするホログラム情報記録読み出
し方法も提供する。更に、上記第２観点の方法におい
て、前記再構築された画像の倍率を前記読み出し参照光
ビームの焦点位置によって決めるホログラム情報記録読
み出し方法も提供する。更にまた、上記第２観点の方法
において、前記読み出し参照光ビームを前記記録媒体に
関係して変えて、前記データの異なった部分を再構築す
るホログラム情報記録読み出し方法も提供する。

【００１６】また、上記第２観点の方法において、各ホ
ログラムに対する前記記録媒体上に前記記録参照光ビー
ムの入射角を変えて前記記録媒体に複数のホログラムを
記録し、前記読取参照光ビームを与えることにより対応
する複数の再構築された画像を並列に得るホログラム情
報記録読み出し方法も提供する。また、上記第２観点の
方法において、各ホログラムに対して前記信号光ビーム
及び前記記録参照光ビームの波長を変えることによって
前記記録媒体中に複数のホログラムを記録し、前記読み
出し参照光ビームの波長を変えることにより異なったホ
ログラムを再構築するホログラム情報記録読み出し方法
も提供する。更にまた、上記第２観点の方法において、
前記記録媒体が実質的にディスク型であるホログラム情
報記録読み出し方法も提供する。

【００１７】本発明は、第３の観点において、下記の手
段を備えたデータ蓄積方法を提供する。即ち、単一連続
ホログラムとして略ディスク型の記録媒体の略全表面に
わたりデータを記録する方法であって、適正な読み出し
参照光ビームを適用することにより前記データの一部を
再構築する方法において、（ａ）前記記録媒体中の選択
された領域上に記録参照光ビーム及びデータで変調され
た信号光ビームを集光してホログラムを記録し、（ｂ）
前記記録参照光ビームとは実質的に波面形状が異なった
読み出し参照光ビームを作成し、（ｃ）前記読み出し参
照光ビームで前記ホログラムを照射して前記データの一
部を画像として再構築するデータ蓄積方法を提供する。
上記第３の観点の方法において、前記記録参照光ビーム
が前記記録媒体上に入射する各点で形が略平面波であ
り、前記読み出し参照光ビームが略球面波であるデータ
蓄積方法も提供する。

【００１８】また、上記第３観点の方法において、前記
読み出し参照光ビームを略前記信号光ビームの方向に適
用し、それによって、前記再構築された画像が略前記記
録参照光ビームの方向に伝搬するようにするデータ蓄積
方法も提供する。また、上記第３観点の方法において、
前記再構築画像の倍率を前記読み出し参照光ビームの位
置によって決定するデータ蓄積方法も提供する。更にま
た、上記第３観点の方法において、前記記録媒体に対し
て読み出し参照光ビームを変えて、前記データの異なっ
た部分を再構築するデータ蓄積方法も提供する。

【００１９】また、上記第３観点の方法において、各ホ
ログラムに対する前記記録媒体上の前記記録参照光ビー
ムの入射角度を変えることにより前記記録媒体中に複数
のホログラムを記録し、前記読み出し参照光ビームを適
用して、対応する複数の再構築された画像を並列に得る
データ蓄積方法も提供する。また、上記第３観点の方法
において、各ホログラムに対して前記信号光ビーム及び
前記記録参照光ビームの波長を変えることによって前記
記録媒体に複数のホログラムを記録し、前記読み出し参
照光ビームの波長を変えることにより異なったホログラ
ムを再構築するデータ蓄積方法も提供する。更にまた、
上記第３観点の方法において、前記データ中の情報を前
記ディスク上の実質的に円形のトラックパターン内にト
ラックの伸びる方向におけるエッジ位置の変位として符
号化し、それによって、前記ディスク型の記録媒体が実
質的に光学ディスクと同じ仕方で読めるようにするデー
タ蓄積方法も提供する。また、上記第３観点の方法にお
いて、前記光学ディスクは、コンパクト・ディスクもし
くはＤＶＤであることを特徴とするデータ蓄積方法も提
供する。

【００２０】本発明は、第４の観点において、下記の手
段を備えたホログラム記録装置を提供する。即ち、
（ａ）コヒーレント光を作る手段と、（ｂ）ホログラム
記録に適した略ディスク型記録媒体と、（ｃ）前記記録
媒体に光のビームを空間的に変調し、前記媒体の表面全
体にわたり連続したホログラムを作成する空間変調手段
と、（ｄ）前記空間的光変調と参照光ビームによって変
調された光を前記記録媒体に照射する手段とを含むホロ
グラム記録装置を提供する。また、上記第４観点の装置
において、前記参照光ビームを照射する手段が前記記録
媒体上の前記参照光ビームの入射角度を変えるために調
整できるホログラム記録装置も提供する。また、上記第
４観点の装置において、前記コヒーレント光を作る手段
が波長を変えることができるように構成されたホログラ
ム記録装置も提供する。さらにまた、上記第４観点の装
置において、前記コヒーレント光を作る手段が異なった
波長の複数の光源を含むホログラム記録装置も提供す
る。

【００２１】本発明は、第５の観点において、下記の手
段を備えたホログラム読み出し装置を提供する。即ち、
（ａ）コヒーレント光を作る手段と、（ｂ）上記コヒー
レント光を実質的に球面波ビームに変換する手段と、
（ｃ）少なくとも１つの光検出器と、（ｄ）ほぼ平面波
と、情報により変調された光の干渉により情報が記録さ
れたホログラム媒体と、（ｅ）前記媒体に対する前記球
面波ビームを移動する移動手段とを含むホログラム読み
出し装置を提供する。また、上記第５観点の装置におい
て、前記コヒーレント光を作る手段が波長を選ぶことが
できるホログラム読み出し装置も提供する。また、上記
第５観点の装置において、前記コヒーレント光を作る手
段が異なった波長からなる複数の光源を含むホログラム
読み出し装置も提供する。更にまた、上記第５観点の装
置において、前記複数のホログラムの部分が前記球面波
ビームによって同時に再構築されるように前記媒体が符
号化されたホログラム読み出し装置も提供する。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態について説
明する。図１は、ホログラムを記録するための本発明の
一実施形態を示す。同図に示すとおり、空間的光変調器
又はデータ・パターン２５を使って、同図の左方から同
パターン２５に垂直に入射したビームを、記録しようと
する情報（即ち、パターン２５に与えられる情報）で変
調し、該パターン２５の右方に変調された光ビーム２０
を出力する。

【００２３】データ・パターン２５で回折され変調され
た上記光ビームは信号光ビーム２０として、ホログラム
媒体３５に入射する。ホログラム媒体３５は、データ・
パターン２５に平行に配向され、光感応ポリマー又は光
回折結晶等の薄い膜で形成される。ホログラム媒体３５
には図示のように平面波参照光ビーム３０が印加され、
該ホログラム媒体３５の内側で上記信号光ビーム２０と
参照光ビーム３０とが干渉して干渉縞を作る。なお、本
実施形態においては、参照光ビーム３０は、ホログラム
媒体３５の信号光ビーム２０と対向する面に入射する。
従って、ホログラム媒体３５は反射外面内に記録を行う
のに適した物質とすべきである。

【００２４】図２は、図１の方法で記録されたホログラ
ムを再構築するための好ましい実施形態を示す。同図に
示すように、レンズ等の合焦素子４５によって球面波収
束光ビーム４０を作り、この光ビーム４０を参照光ビー
ムとして情報が記録されたホログラム媒体３５の付近に
合焦する（焦点を結ばせる）。照射の方向はホログラム
を記録するのに使われた信号光ビーム２０の方向と逆の
方向である。

【００２５】上記参照光ビームを照射した結果ホログラ
ム媒体３５から出力される再構築された情報を含む信号
光ビーム５０は、該ホログラムを記録するのに使われた
参照光ビームと反対の方向に伝搬する。球面波参照光ビ
ーム４０の焦点５５の位置は、再構築された画像の位置
と大きさを決定する。即ち、焦点５５とホログラム媒体
３５の間の距離が記録中のデータ・パターン２５とホロ
グラム媒体３５の間の距離よりも短ければ、再構築され
た信号光ビーム５０の方向に実像が形成される。さもな
ければ、再構築された信号光ビーム５０と反対の方向に
虚像ができる。

【００２６】再構築された画像のホログラム媒体３５か
らの近似距離ｚｉは等式（１）で与えられる。 （１／ｚｉ）＝（１／ｚ０）−（１／ｚ１）‥‥（１） ここで、ｚ０は、記録中の、データ・パターン２５とホ
ログラム媒体３５の間の距離であり、ｚ１は、読み出し
中の、焦点５５とホログラム媒体３５の間の距離であ
る。再構築された画像の大きさＭは等式（２）で与えら
れる。 Ｍ＝ｚ１／（ｚ１−ｚ０）‥‥（２）

【００２７】再構築されたデータ・パターン２５の部分
は、ホログラム媒体３５上の球面波ビーム４０の照射ス
ポットの中心と同じ横座標の近辺のエリアである。ホロ
グラム媒体３５又は球面波ビーム４０を相互に横方向に
動かすと、データ・パターン２５の異なった部分が再構
築される。

【００２８】もしホログラム媒体３５が薄ければ、この
方法は最も良好に働く。厚い媒体に対しては、その再構
築された画像は或程度のボケ（ｂｌｕｒｒｉｎｇ）及び
歪みを招くが、適用対象における許容度しだいで依然と
して使用可能である。実験として、厚さ２０μｍの感光
ポリマーにこの方法で２μｍの繰り返しパターンを記録
した。口径数０．４０を持つレンズを使ってホログラム
全体に球面波の読み出しビームを合焦することで、この
２μｍのパターンが５ｍｍ以上の寸法に拡大されること
が確認された。これは、拡大率２５００に相当する。

【００２９】次に、本発明の第２の実施形態について下
記に説明する。第１実施形態のホログラム・メモリは、
同一のホログラム媒体内に異なったホログラムを多重化
することを許すシステムに使える。これに対して、図３
に示す第２の実施形態は記録中に多重化を許すシステム
である。コヒーレントなレーザ源６５からのビームがビ
ーム・エクスパンダー及びコリメータ７０によって平面
波に変換される。

【００３０】この拡大された平面波はビームスプリッタ
ー７５で信号光成分と参照光成分に分割される。信号光
成分は、データ・パターン２５によって変調され、変調
された信号光ビーム２０がホログラム媒体３５を照射す
る。他方上記ビームスプリッター７５で分割された平面
波の参照光成分は、固定ミラー８０に向けて進み、該ミ
ラーで反射してミラー８５に導かれる。該ミラー８５は
４−Ｆ画像化システム９０の前部焦点面に置かれた回転
自在ミラーである。

【００３１】ホログラム媒体３５は、上記４−Ｆ画像化
システム９０の後部焦点面の所に置かれる。このように
配置すると、回転自在ミラー８５の角度を変えることに
よって、ホログラム媒体３５の内側で信号光ビーム２０
と干渉する参照光ビーム３０の角度を変えることができ
る。図３に示す本システムは、２つの方法で多重化する
ことを許す。１つの方法は、異なったデータ・パターン
２５に対してビーム３０の角度を変えることである。も
う一つの方法は、異なったデータ・パターン２５に対し
てレーザ源６５の波長を変えることによって波長多重化
を適用することである。

【００３２】図４は、図３に示されたシステムによって
記録されたホログラムを読み出すための第２の好ましい
形態を示す。この読み出し動作は図２に示す第１の実施
形態に対して説明したのと同じである。異なる点は、異
なった波長で記録された異なったホログラムを読み出す
のに、球面波ビーム４０の波長が変えられることであ
る。

【００３３】もし、書込の間に多数の角度が使われたと
きには、再構築された信号光ビーム５０は記録に使われ
た各角度と反対方向に伝搬し、その角度で記録された対
応するデータ・パターン２５からのデータを搬送する。
従って、クロストークを回避するには、記録に使う角度
は読み出しに際しての画像再構築の実質的なオーバーラ
ップを避けるのに充分な大きさにすべきである。多数の
再構築されたスポットを読むのに検出器アレイ９５を使
っても良い。

【００３４】本発明のメモリ構造の利点は、任意の大デ
ータ頁が１つのホログラムとして記録できることにある
が、ホログラム中の情報の小部分を再生するためにその
ホログラムの小部分上に読み出し光を合焦させることも
できる。これは、先行技術のホログラム・アーキテクチ
ャを使ってするよりも多くのデータを各ホログラムに蓄
積できるようにし、総記録時間を短くし、記録における
レーザ出力のプログラミングに対する複雑さを軽減し、
異なったホログラム間はもとより各ホログラム内部の一
様性を達成するのも一層容易にしている。

【００３５】このアーキテクチャは、ディスク・ベース
のメモリに特に良く適している。何故ならば、そのディ
スクの全エリアに亘って、連続ホログラムを記録するこ
とができるが、ディスクの表面に焦点合わされた読み出
しビームを動かすことによって特定のデータ位置にアク
セスすることができるからである。

【００３６】しかしながら、ディスク・ベースの構造で
は、回転中のディスクからデータを読むことに起因して
生じる一つの複雑性は、ディスクの全ての回転位置及び
読取ヘッドの半径方向位置に対して、読取ヘッドに相対
的に固定した読み出し位置を維持したいと言う要望があ
ることである。

【００３７】図５，６Ａ及び６Ｂは、ホログラム・ディ
スクに情報を記録する際に第１及び第２実施形態の装置
と協動する第３の好ましい実施形態を示す。図５は、レ
ーザからの光を信号光ビーム及び参照光ビームに分割す
るための従来のシステムを示す。コヒーレント・レーザ
源６５からのビームは、ビーム・エクスパンダー及びコ
リメータ７０によって拡大された平面波に変えられる。
この拡大された平面波は、ビームスプリッター７５で、
信号光成分１１０と参照光成分１３０に分割される。信
号光及び参照光成分は、１組のミラー８０等の光学系に
よって適正な入射角で記録用サブシステムに配向され
る。この記録用サブシステムは、記録されるべきデータ
・パターンとホログラム記録媒体を含む。

【００３８】図６Ａは、１つの可能な記録サブシステム
を示す。信号光成分１１０は、ディスク型のデータ・パ
ターン２５によって変調される。従って、変調された信
号光ビーム２０は、データ・パターン２５にほぼ平行に
向けられ、その変調光の大部分を捉えるため、そのデー
タ・パターンの充分近くに置かれたディスク型ホログラ
ム媒体３５に入射する。

【００３９】読み出しの際のホログラム再構築に対し
て、ディスクが回転している間に、読み出し参照光ビー
ムに相対的な固定位置を維持することができるようにす
るために、球面対称参照光ビームを準備しなければなら
ない。参照光成分１３０の行路に（レンズ、光学的回折
素子、又はホログラム等の）ビーム整形素子１３１を使
うことによってこれが達成できるから、その整形された
参照光ビーム１３２はほぼ平面波でディスクの表面に亘
って同じ半径方向角度でディスクに入射する。

【００４０】図６Ｂは、これに代わる記録システムを示
す。この場合、参照光成分１３０は、ストライプ型記録
領域１３４だけに沿って予め定められた角度でホログラ
ム媒体３５を照射する。データ・パターン２５からの変
調された信号光ビーム２０もまた同じ領域１３４を照射
する。駆動装置を備えた回転スピンドル１３８は、記録
している間に全３６０°回転にわたり、データ・パター
ン２５とホログラム媒体３５を一緒に回転させるのに使
うことができ、ディスクの表面にわたって単一の連続的
なホログラムを効果的に形成する。

【００４１】図７は、上記の方法の１つによって記録さ
れたディスク型ホログラム媒体３５からデータを読み出
すための好ましい第３の実施形態を示す。読取ヘッド１
４２は、ホログラム媒体３５の表面上方に搭載されてい
る。ホログラム媒体３５は、駆動装置を備えた回転スピ
ンドル１３８の上にセットされ、ヘッド１４２がディス
ク上の全てのトラック位置にアクセスできるようにす
る。

【００４２】ヘッド１４２は、スライディング・トラッ
ク又は回転アーム等の変換機構によって保持され、ディ
スクの異なった半径方向位置にヘッドが動けるようにす
る。このヘッド１４２は、コヒーレント・レーザ源６
５、合焦素子４５、及び１以上の検出器アレイ９５を適
正位置に含み、好ましい第１及び第２実施形態で説明し
た読み出しを達成する。ディスク上の全位置は、ディス
クを回転させ、ヘッドを半径方向に動かし、又はこれら
２つの組合せにより、ヘッドでアクセスできる。

【００４３】以上のとおり、本発明の記録及び読み出し
装置は、高解像度情報の任意の大きさの頁をホログラム
として記録し、その記録された精細なパターンを復元す
るために容易に制御てきる倍率で蓄積されたホログラム
の複数の部分を読み出す装置を提供する。

【００４４】上記の説明は、詳細になされているが、こ
れらは発明の技術範囲を制限するものではなく、好まし
い実施の形態を例示したものとすべきである。従って、
この他にも種々の変形が可能である。例えば、図１、
２、３は、信号光ビーム２０と参照光ビーム３０がホロ
グラム媒体３５の反対側に入射した場合に対して描かれ
ている。しかし、本書に説明された方法は、信号光ビー
ム２０と参照光ビーム３０が媒体の同一側に入射した時
にも使うことができる。

【００４５】球面波読み出しビーム４０は、正確に球面
である必要は無く信号光ビーム２０と反対方向である必
要もない。検出方法の許容範囲内で球面波ビーム形状の
或程度の歪みは許され、球面波読み出しビーム４０はオ
フセット角度で印加することができ、再構築された信号
光ビーム５０の方向への傾きの原因となる。

【００４６】球面波読み出しビーム４０は、記録の間、
信号光ビーム２０と同じ方向に印加することもでき、収
束ビームまたは発散ビームでよく、選ばれた記録面の形
態に依存する。反射型の面の場合には、記録中に直接対
向する信号光ビーム２０と参照光ビーム３０を使うこと
もできる。この場合、再構築された信号光ビーム５０は
フォーカシング素子４５を通り、他に設けるレンズ素子
のために、再構築された画像の距離と倍率が調整されな
ければならない。

【００４７】図３のシステムにおいては、任意の適正手
段を使って、参照光ビーム３０の角度が変えられる。同
様にして、角度の変化は図３の平面に垂直な成分を持っ
てもよい。単一波長の選択可能なコヒーレント光源又は
異なった波長の多数のレーザによって異なった波長を発
生させることができる。

【００４８】データ・パターン２５は、透過または反射
タイプの素子でよく、任意の好ましい情報の形をとるこ
とができる。例えば、ディスク型の媒体においては、通
常のアレイにおけるピクセルのオン又はオフ状態におけ
る代わりに、そのデータ・パターンのエッジ遷移の位置
において情報が符号化される円形トラックパターンが記
録されてもよい。

【００４９】これによって、ホログラム・ディスクに蓄
積されるデータ・パターンを光学ディスク上のピットと
同じ方法で読むことができる。多数ホログラムが多重化
された時に、電気的に制御できる空間的光変調器等の適
正手段を使うか、複数の記録の間の異なった１つでデー
タ・パターンを置換することによって、データ・パター
ンを変えることができる。

【００５０】ホログラム媒体３５は、任意の適正形状及
び寸法の蓄積媒体とすることができる。球面波ビーム４
０は、レーザ、回折光学系、又はホログラム素子等の任
意の適正手段によって発生させることができる。再構築
された画像の倍率は、任意の適正量のデータをイメージ
するように選んでよい。直列読み出しに対しては単一ビ
ットが再構築でき、並列読み出しに対しては多数ビット
が再構築される。蓄積ホログラムの異なった部分を読み
出すためのホログラム媒体３５の表面全体にわたり球面
波読み出しビーム４０で走査するには適正な機構を使え
ばよい。

【００５１】もし、適用作業のために生の画像の投射が
充分ならば、検出器６０及び９５は、必要ない。従っ
て、本発明の技術範囲は、図解された実施形態だけによ
って決められるべきではなく、特許請求の範囲の記載及
びそれと等価な項によって決められるべきである。

【００５２】

【発明の効果】本発明のホログラム情報記録読み出し方
法及び装置は、下記の利点を有する。 ・簡単な光学系を使って記録及び読み出し動作ができ
る。記録又は読み出し用信号路に光学機構は必要ない。 ・大容量メモリの高速記録ができる。何故ならば、大き
な頁サイズで頁当たりの高データ密度によって少数のホ
ログラムに大量のデータを蓄積することができるからで
ある。 ・少数のホログラムと各データ頁にまたがる記録処理の
一様性のために一層簡単な記録計画が使える。 ・小量のデータを読み出すために利用可能なパワーをフ
ォーカシング（合焦）することによりレーザに要求され
るパワーを減らすことができる。 ・現存の光ディスク読み出し機構と互換性のあるホログ
ラム・ディスクが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のホログラム記録装置の一例を示す模式
図である。

【図２】本発明のホログラム読み出し装置の一例を示す
模式図である。

【図３】記録中にホログラムを多重化する装置の一例を
示す模式図である。

【図４】多重化されたホログラムを読み取る装置の一例
を示す模式図である。

【図５】レーザビームを信号光ビームと参照光ビームに
分割する光学系の模式図である。

【図６】（Ａ）は、ディスクサイズのホログラムを記録
する記録サブシステム、（Ｂ）は、連続ホログラムを記
録する記録サブシステムを示す模式図である。

【図７】ホログラムの部分をディスク型ホログラム媒体
から読み出すシステムの模式図である。

【符号の説明】

２０‥‥変調された信号光ビーム、２５‥‥入力データ
パターン、３０‥‥参照光ビーム、３５‥‥ホログラム
媒体、４０‥‥球面波読み出しビーム、４５‥‥フォー
カシング素子、５０‥‥再構築された信号光ビーム、５
５‥‥空間的ビームの合焦、６０‥‥検出器、６５‥‥
コヒーレント・レーザ源、７０‥‥ビーム拡大及びコリ
メータ、７５‥‥ビームスプリッター、８０‥‥ミラ
ー、８５‥‥回転自在ミラー、９０‥‥４−Ｆイメージ
ング・システム、９５‥‥検出器アレイ、１１０‥‥信
号成分、１３０‥‥参照成分、１３１‥‥ビーム整形素
子、１３２‥‥整形された参照光ビーム、１３４‥‥ス
トライプ型記録領域、１３８‥‥駆動装置付き回転スピ
ンドル、１４２‥‥読取ヘッド、１４３‥‥半径方向変
換機構

Claims (33)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体中のホログラムに情報を記録し
   読み出す方法であって、 データで変調された信号光ビームと記録参照光ビーム
   を、ホログラムが記録される記録媒体のスポット上に集
   光してホログラムを記録し、 上記記録参照光ビームとは実質的に波面形状の異なる読
   み出し参照光ビームを作成し、 上記読み出し参照光ビームで上記ホログラムを照射し、
   所定の倍率に拡大された再生画像情報を得、該画像情報
   により上記データの一部を再生するホログラム情報記録
   読み出し方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、前記読
   み出し参照光ビームをほぼ前記信号光ビームの方向と同
   じ方向に適用し、それによって、前記再生画像情報をほ
   ぼ前記記録参照光ビームの方向に再現することを特徴と
   するホログラム情報記録読み出し方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の方法において、前記読
   み出し参照光ビームを、ほぼ前記信号光ビームの進行方
   向と対向する方向に適用することを特徴とするホログラ
   ム情報記録読み出し方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の方法において、前記再
   生画像情報の倍率を前記読み出し参照光ビームの波面形
   状に応じて決めるホログラム情報記録読み出し方法。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の方法において、前記記
   録媒体に対する前記読み出し参照光ビームの相対位置を
   移動することにより、前記データの異なった部分を再生
   するホログラム情報記録読み出し方法。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の方法において、各ホロ
   グラムに対する前記記録媒体上の前記記録参照光ビーム
   の入射角を変えることによって記録媒体に複数のホログ
   ラムを記録し、それによって、前記読み出し参照光ビー
   ムを適用することにより対応する複数の再生画像情報を
   得るホログラム情報記録読み出し方法。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の方法において、各ホロ
   グラムに対して前記信号光ビームと前記記録参照光ビー
   ムの波長を変えることにより前記記録媒体に複数のホロ
   グラムを記録し、前記読み出し参照光の波長を変えるこ
   とによって異なったホログラムを再生するホログラム情
   報記録読み出し方法。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の方法において、前記記
   録媒体が実質的にディスク型の記録媒体であるホログラ
   ム情報記録読み出し方法。
9. 【請求項９】 記録媒体中のホログラムに情報を蓄積し
   読み出す方法であって、 データで変調された信号光ビームとほぼ平面波の記録参
   照光ビームを記録媒体の選択されたスポットに集光し、
   それによってホログラムを記録し、 ほぼ球面波の読み出し参照光ビームを作成し、 前記読み出し参照光ビームで前記ホログラムを照射し
   て、前記データの一部を予め定められた倍率を持つ画像
   として再構築するホログラム情報記録読み出し方法。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の方法において、前記
    読み出し参照光ビームを前記信号光ビームとほぼ同じ方
    向に与え、それによって、再構築された画像がほぼ前記
    記録参照光ビームの方向に伝搬するようにするホログラ
    ム情報記録読み出し方法。
11. 【請求項１１】 請求項９に記載の方法において、前記
    読み出し参照光ビームを前記信号光ビームと対向する方
    向に与えることを特徴とするホログラム情報記録読み出
    し方法。
12. 【請求項１２】 請求項９に記載の方法において、前記
    再構築された画像の倍率を前記読み出し参照光ビームの
    焦点位置によって決めるホログラム情報記録読み出し方
    法。
13. 【請求項１３】 請求項９に記載の方法において、前記
    読み出し参照光ビームを前記記録媒体に関係して変え
    て、前記データの異なった部分を再構築するホログラム
    情報記録読み出し方法。
14. 【請求項１４】 請求項９に記載の方法において、各ホ
    ログラムに対する前記記録媒体上に前記記録参照光ビー
    ムの入射角を変えて前記記録媒体に複数のホログラムを
    記録し、前記読取参照光ビームを与えることにより対応
    する複数の再構築された画像を並列に得るホログラム情
    報記録読み出し方法。
15. 【請求項１５】 請求項９に記載の方法において、各ホ
    ログラムに対して前記信号光ビーム及び前記記録参照光
    ビームの波長を変えることによって前記記録媒体中に複
    数のホログラムを記録し、前記読み出し参照光ビームの
    波長を変えることにより異なったホログラムを再構築す
    るホログラム情報記録読み出し方法。
16. 【請求項１６】 請求項９に記載の方法において、前記
    記録媒体が実質的にディスク型であるホログラム情報記
    録読み出し方法。
17. 【請求項１７】 単一連続ホログラムとして略ディスク
    型の記録媒体の略全表面にわたりデータを記録する方法
    であって、適正な読み出し参照光ビームを適用すること
    により前記データの一部を再構築する方法において、
    （ａ）前記記録媒体中の選択された領域上に記録参照光
    ビーム及びデータで変調された信号光ビームを集光して
    ホログラムを記録し、（ｂ）前記記録参照光ビームとは
    実質的に波面形状が異なった読み出し参照光ビームを作
    成し、（ｃ）前記読み出し参照光ビームで前記ホログラ
    ムを照射して前記データの一部を画像として再構築する
    データ蓄積方法。
18. 【請求項１８】 請求項１７に記載の方法において、前
    記記録参照光ビームが前記記録媒体上に入射する各点で
    形が略平面波であり、前記読み出し参照光ビームが略球
    面波であるデータ蓄積方法。
19. 【請求項１９】 請求項１７に記載の方法において、前
    記読み出し参照光ビームを略前記信号光ビームの方向に
    適用し、それによって、前記再構築された画像が略前記
    記録参照光ビームの方向に伝搬するようにするデータ蓄
    積方法。
20. 【請求項２０】 請求項１７に記載の方法において、前
    記再構築画像の倍率を前記読み出し参照光ビームの位置
    によって決定するデータ蓄積方法。
21. 【請求項２１】 請求項１７に記載の方法において、前
    記記録媒体に対して読み出し参照光ビームを変えて、前
    記データの異なった部分を再構築するデータ蓄積方法。
22. 【請求項２２】 請求項１７に記載の方法において、各
    ホログラムに対する前記記録媒体上の前記記録参照光ビ
    ームの入射角度を変えることにより前記記録媒体中に複
    数のホログラムを記録し、前記読み出し参照光ビームを
    適用して、対応する複数の再構築された画像を並列に得
    るデータ蓄積方法。
23. 【請求項２３】 請求項１７に記載の方法において、各
    ホログラムに対して前記信号光ビーム及び前記記録参照
    光ビームの波長を変えることによって前記記録媒体に複
    数のホログラムを記録し、前記読み出し参照光ビームの
    波長を変えることにより異なったホログラムを再構築す
    るデータ蓄積方法。
24. 【請求項２４】 請求項１７に記載の方法において、前
    記データ中の情報を前記ディスク上の実質的に円形のト
    ラックパターン内にトラックの伸びる方向におけるエッ
    ジ位置の変位として符号化し、それによって、前記ディ
    スク型の記録媒体が実質的に光学ディスクと同じ仕方で
    読めるようにするデータ蓄積方法。
25. 【請求項２５】 請求項２４に記載の方法において、前
    記光学ディスクは、コンパクト・ディスクもしくはＤＶ
    Ｄであることを特徴とするデータ蓄積方法。
26. 【請求項２６】 （ａ）コヒーレント光を作る手段と、
    （ｂ）ホログラム記録に適した略ディスク型記録媒体
    と、（ｃ）前記記録媒体に光のビームを空間的に変調
    し、前記媒体の表面全体にわたり連続したホログラムを
    作成する空間変調手段と、（ｄ）前記空間的光変調と参
    照光ビームによって変調された光を前記記録媒体に照射
    する手段とを含むホログラム記録装置。
27. 【請求項２７】 請求項２６に記載の装置において、前
    記参照光ビームを照射する手段が前記記録媒体上の前記
    参照光ビームの入射角度を変えるために調整できるホロ
    グラム記録装置。
28. 【請求項２８】 請求項２６に記載の装置におて、前記
    コヒーレント光を作る手段が波長を変えることができる
    ように構成されたホログラム記録装置。
29. 【請求項２９】 請求項２６に記載の装置において、前
    記コヒーレント光を作る手段が異なった波長の複数の光
    源を含むホログラム記録装置。
30. 【請求項３０】 （ａ）コヒーレント光を作る手段と、
    （ｂ）上記コヒーレント光を実質的に球面波ビームに変
    換する手段と、（ｃ）少なくとも１つの光検出器と、
    （ｄ）ほぼ平面波と、情報により変調された光の干渉に
    より情報が記録されたホログラム媒体と、（ｅ）前記媒
    体に対する前記球面波ビームを移動する移動手段とを含
    むホログラム読み出し装置。
31. 【請求項３１】 請求項３０に記載の装置において、前
    記コヒーレント光を作る手段が波長を選ぶことができる
    ホログラム読み出し装置。
32. 【請求項３２】 請求項３０に記載の装置において、前
    記コヒーレント光を作る手段が異なった波長からなる複
    数の光源を含むホログラム読み出し装置。
33. 【請求項３３】 請求項３０に記載の装置において、前
    記複数のホログラムの部分が前記球面波ビームによって
    同時に再構築されるように前記媒体が符号化されたホロ
    グラム読み出し装置。