JP4473591B2 - ホログラム記録媒体、記録再生方法及び記録再生装置 - Google Patents

Description

本発明はフォトリフラクティブ材料などの光透過性の感光材料からなる記録媒体いわゆるホログラフィックメモリに関し、特にホログラフィックメモリを利用するホログラム記録再生方法及び光情報記録再生装置に関する。

ホログラムの原理を利用したデジタル情報記録システムとして、体積ホログラフィック記録システムが知られている。このシステムの特徴は、記録情報をフォトリフラクティブ材料などの感光材料からなる記録媒体に屈折率の変化として記録することである。

従来のホログラム記録再生方法の1つにフーリエ変換を用いて記録再生する方法がある。

図１に示すように、従来の４ｆ系ホログラム記録再生装置において、レーザ光源ＬＥＤから発せられたレーザ光ビーム１２の参照光ビームは、ビームスプリッタ１３において光１２ａ、１２ｂとに分割される。光１２ａは、ビームエキスパンダＢＸでビーム径を拡大されて、平行光として、透過型のＴＦＴ液晶表示装置（ＬＣＤ）のパネルなどの空間光変調器ＳＬＭに照射される。空間光変調器ＳＬＭは、エンコーダーで信号変換された記録すべき情報を電気信号として受け取って、２次元データすなわち平面上に明暗の２次元ドットパターンなどの記録情報を形成する。光１２ａは、空間光変調器ＳＬＭを透過すると、光変調されて、データ信号成分を含む信号光ビームとなる。ドットパターン信号成分を含んだ信号光ビーム１２ａは、その焦点距離ｆだけ離しておいたフーリエ変換レンズ１６を通過してドットパターン信号成分がフーリエ変換されて、記録媒体１０内に集光される。一方、ビームスプリッタ１３において分割された参照光ビーム１２ｂは、参照光としてミラー１８、１９によって記録媒体１０内に導かれて、信号光ビーム１２ａの光路と記録媒体１０の内部で交差し干渉して光干渉パターンを形成し、光干渉パターン全体を屈折率の変化などの回折格子として記録する。

このように、コヒーレントな平行光で照明されたドットパターンデータからの回折光をフーリエ変換レンズで結像し、その焦点面すなわちフーリエ面上の分布に直してフーリエ変換の結果の分布をコヒーレントな参照光と干渉させてその干渉縞を焦点近傍の記録媒体に記録する。１ページ目の記録が終了したら、回動ミラー１９を所定量回転し、かつ、その位置を所定量平行移動させ記録媒体１０に対する参照光ビーム１２ｂの入射角度を変化させ、２ページ目を同じ手順で記録する。このように逐次記録を行うことにより角度多重記録を行う。

一方で、再生時には逆フーリエ変換を行いドットパターン像を再生する。情報再生においては、図１に示すように、例えば、空間光変調器ＳＬＭによって信号光ビーム１２ａの光路を遮断して、参照光ビーム１２ｂのみを記録媒体１０へ照射する。再生時には、再生するページを記録した時の参照光と同じ入射角度になるように、ミラーの位置と角度をミラーの回動と直線移動を組み合わせで変化させ制御する。参照光ビーム１２ｂが照射された記録媒体１０の信号光ビーム１２ａの入射側の反対側には、記録された信号光を再現した再生波が現れる。この再生波を逆フーリエ変換レンズ１６ａに導いて、逆フーリエ変換するとドットパターン信号を再現することができる。さらに、このドットパターン信号を焦点距離位置の像検出センサ２０によって受光して、電気的なデジタルデータ信号に再変換した後、デコーダ２６に送ると、元のデータが再生される。

従来は記録媒体内のある体積中に情報を高密度で記録するために角度多重や、波長多重を用いて数ｍｍ角程度の体積中に多重記録を行なっていた（特許文献１参照）。参照光及び信号光が同じ側から所定角度で交差して入射するような記録媒体システムでは、情報の再生時において、再生用参照光と再生光との分離が困難である。そのため再生信号の読み取り性能が劣化してしまう問題がある。また、迷光防止手段が必要になりシステムの小型化に不利である。
特開２００１−１８４６３７号公報。

そこで、本発明の解決しようとする課題には、小型化が可能なホログラム記録媒体へのホログラム記録及び再生方法並びにホログラムの記録及び／又は再生の装置を提供することが一例として挙げられる。

請求項１記載のホログラム記録媒体は、可干渉性の光ビームの０次光および回折光の照射により生じる回折格子によって情報の記録又は再生が行われるホログラム記録媒体であって、光透過性の第１感光材料からなる記録媒体部と、前記記録媒体部の前記光ビームの０次光および回折光の入射側の反対側に設けられかつ前記記録媒体部を透過して入射された前記０次光の強度に依存して反射率、吸収率及び透過率の少なくとも１つの特性値が変化する第２感光材料からなる入射光処理領域部と、を有し、前記光ビームが前記記録媒体部を通過し、その入射側と反対側に焦点を結ぶように集光され、前記入射光処理領域部が前記光ビームの光軸上のビームウエストの位置又は近傍に位置し、前記記録媒体部内では前記光ビームの前記入射光処理領域部で反射する前の前記０次光と及び前記入射光処理領域部で反射する前、又は、反射した後の前記回折光との光干渉に対応した回折格子によって情報の記録又は再生が行われることを特徴とする。

請求項６記載のホログラム記録方法は、可干渉性の参照光ビームを記録情報に応じて空間的に変調して信号光ビームを生成し、前記信号光ビームを、光透過性の第１感光材料からなる記録媒体部から前記入射光処理領域部へ通過するように、前記記録媒体部に照射して、前記記録媒体部における前記信号光ビームの０次光及び回折光が干渉する部位に光干渉パターンによる回折格子の領域を形成する記録工程と、を含むホログラム記録方法であって、前記記録媒体部の前記信号光ビームの入射側の反対側において前記記録媒体部を透過して入射された前記信号光ビームの０次光の強度に依存して反射率、吸収率及び透過率の少なくとも１つの特性値が変化する第２感光材料からなる入射光処理領域部を設けたことを特徴とする。

請求項９記載のホログラム再生方法は、可干渉性の参照光ビームを記録情報に応じて空間的に変調して信号光ビームを生成し、前記信号光ビームを、光透過性の第１感光材料からなる記録媒体部から前記入射光処理領域部へ通過するように、前記記録媒体部に照射して、前記記録媒体部における前記信号光ビームの０次光及び回折光が干渉する部位に光干渉パターンによる回折格子の領域を形成する記録工程により記録された記録情報を再生するホログラム再生方法であって、
前記記録工程において、前記記録媒体部を透過する光ビームの０次光の強度に依存して反射率、吸収率及び透過率の少なくとも１つの特性値が変化する第２感光材料からなる入射光処理領域部を設けること、並びに
形成された前記回折格子の領域に、前記参照光ビームを、前記記録媒体部から前記入射光処理領域部へ通過するように前記回折格子の領域に照射して前記信号光ビームに対応する再生波を生ぜしめるとともに前記参照光ビームに対する反射率、吸収率及び透過率の少なくとも１つの特性値が変化した領域を前記入射光処理領域部に形成する再生工程を含むことを特徴とする。

請求項１２記載のホログラム装置は、回折格子の領域として記録情報を記録及び／又は前記回折格子の領域から記録情報を再生するホログラム装置であって、
光透過性の第１感光材料からなる記録媒体部とこれを透過する光ビームの０次光の強度に依存して反射率、吸収率及び透過率の少なくとも１つの特性値が変化する第２感光材料からなる入射光処理領域部とを有するホログラム記録媒体を、装着自在に保持する支持部と、
可干渉性の参照光ビームを発生する光源と、
記録情報に応じて前記参照光ビームを空間的に変調して信号光ビームを生成する空間光変調器を含む信号光生成部と、
前記信号光ビームを、前記記録媒体部から前記入射光処理領域部へ通過するように前記記録媒体部に照射して、前記記録媒体部における前記信号光ビームの０次光及び回折光が干渉する部位に光干渉パターンによる回折格子の領域を形成し、並びに、前記参照光ビームを、前記記録媒体部から前記入射光処理領域部へ通過するように前記回折格子の領域に照射して前記信号光ビームに対応する再生波を生ぜしめる干渉部と、
前記再生波により結像された記録情報を検出する検出部と、を有することを特徴とする。

請求項１５記載のホログラム装置は、回折格子の領域として記録情報を記録及び／又は前記回折格子の領域から記録情報を再生するホログラム装置であって、
光透過性の第１感光材料からなる記録媒体部を装着自在に保持する支持部と、
可干渉性の参照光ビームを発生する光源と、
記録情報に応じて前記参照光ビームを空間的に変調して信号光ビームを生成する空間光変調器を含む信号光生成部と、
前記信号光ビームを前記記録媒体部に照射して、前記記録媒体部内に入射かつ通過させ、前記記録媒体部における前記信号光ビームの０次光及び回折光が干渉する部位に光干渉パターンによる回折格子の領域を形成し、並びに、前記参照光ビームを前記回折格子の領域に照射して前記信号光ビームに対応する再生波を生ぜしめる干渉部と、
前記記録媒体部の前記信号光ビームの入射側の反対側に配置され、入射光の０次光の強度に依存して反射率、吸収率及び透過率の少なくとも１つの特性値が変化する第２感光材料からなる入射光処理領域部と、
前記再生波により結像された記録情報を検出する検出部と、を有することを特徴とする。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しつつ説明する。

＜ホログラム記録媒体＞
図２は、実施形態の一例である矩形状平行平板のカード型のホログラム記録媒体１１を示す。ホログラム記録媒体１１は、記録媒体部１０と、光入射側の反対側に設けられた入射光処理領域部Ｒとが一体化して結合して構成されている。なお、記録媒体部１０と入射光処理領域部Ｒとが別体化して、入射光処理領域部Ｒを装置側に設けてもよい。

ホログラム記録媒体１１は、可干渉性光ビームが記録媒体部１０を通過し、その入射側と反対側に焦点を結ぶように集光され、入射光処理領域部Ｒが光ビームのビームウエストの位置又は近傍（光軸上）に位置するように用いられる。記録媒体部１０内では、信号光ビーム（０次光及び回折光）の照射により生じる光干渉分布に対応した回折格子によって情報の記録又は再生が行われる。

記録媒体部１０は光透過性の第１感光材料からなる。第１感光材料は、光伝導性と電気光学効果（印加電場の１次項に比例した屈折率変化を示す）とを持ち、ドナー準位とアクセプター準位がバンドギャップの深いレベルに存在するような材料いわゆるフォトリフラクティブ材料や、ホールバーニング材料、フォトクロミック材料などが用いられる。すなわち、第１感光材料は光強度分布を保存できる材料が用いられる。フォトリフラクティブ材料は化学反応などを用いずに内部に屈折率格子を書き込むことができるので、可逆的に書き換え可能なメモリに適している。フォトリフラクティブ材料には、半導体材料では、AlGaAs/GaAs、InGaN/InGaN量子井戸など、誘電体材料ではLiNbO3など、有機材料ではＰＶＫ（ポリビニルカルバゾール）／ＴＮＦ（トリニトロフルオレノン）などを含む電荷移動錯体系有機感光材料（有色のものも含む）などがある。

入射光処理領域部Ｒは、可干渉性の入射光ビームの０次光の強度に依存して反射率、吸収率及び透過率の少なくとも１つの特性値が変化する第２感光材料からなる。

使用する第２感光材料には、大別して、光ビームの照射時の透過率が非照射時の透過率より低い特性値を有する感光性の透過材料と、光ビームの照射時の反射率が非照射時の反射率より低い特性値を有する感光性の反射材料と、がある。

先ず、感光性の透過材料としては、相変化材料、フォトクロミック材料及び量子井戸構造を備えた量子閉じ込め層などがある。

相変化材料は、通常（非照射又は所定光強度未満の照射時）は不透明であるが、光ビーム中心の温度が高く、一定の温度を越えた領域で相変化して透明になり、温度が下がれば再び相変化して元の不透明な状態に戻る。例えばアンチモンなどが挙げられる。

フォトクロミック材料は、通常（非照射又は所定光強度未満の照射時）は透明だが、照射光ビーム（強度が強い中心部分）の吸収により不安定な不透明状態へ変化し、光ビームの強度が弱くなれば元の透明な状態に戻る。

量子井戸構造を備えた量子閉じ込め層は、量子閉じ込め効果により光ビームの強度が強い中心部分では反射率が高くなるが、光ビーム強度が弱い周囲領域では反射率が低く抑えられる。

かかる感光性の透過材料を入射光処理領域部Ｒに用いて、透過タイプのホログラム記録媒体が構成できる。透過タイプのホログラム記録媒体においては、照射光ビームの強度が強い箇所において、入射光処理領域部Ｒの反射率もしくは吸収率が通常より高くなり、光ビームの透過強度が減少する。よって、参照光ビーム（０次光）によって透過タイプのホログラム記録媒体から情報再生する時、参照光ビームと再生波との分離に貢献する。

次に、感光性の反射材料としては、酸化物材料、半導体微粒子材料及び逆フォトクロミック材料などがある。

酸化物材料は、通常（非照射又は所定光強度未満の照射時）は透明だが、光ビーム中心の温度が高く一定の温度を越えた領域で還元反応を起して金属粒子が析出して不透明に変わるが、温度が下がると再び酸化して透明に戻る。例えば酸化銀などが挙げられる。

半導体微粒子材料は、通常（非照射又は所定光強度未満の照射時）は不透明だが、光ビーム中心の温度が高く、一定の温度を越えた領域だけ透明になり、温度が下がれば元の不透明な状態に戻る。

逆フォトクロミック材料は、通常（非照射又は所定光強度未満の照射時）は不透明だが、照射光ビーム（強度が強い中心部分）の吸収により不安定な透明状態へ変化し、光ビームの強度が弱くなれば元の不透明な状態に戻る。

サーモクロミック材料は、通常（非照射又は所定光強度未満の照射時）は不透明だが、光ビーム中心の温度が高く、一定の温度を越えた領域だけが透明になり、温度が下がれば元の不透明状態に戻る。あるいはサーモクロミック材料には、通常（非照射又は所定光強度未満の照射時）は透明だが、一定の温度を越えた領域だけが不透明になり、温度が下がれば元の透明状態に戻る。

かかる感光性の反射材料を入射光処理領域部Ｒに用いて、反射タイプのホログラム記録媒体が構成できる。反射タイプのホログラム記録媒体においては、照射光ビームの強度が強い箇所において、入射光処理領域部Ｒの透過率が通常より高くなり、光ビームの反射強度が減少する。よって、参照光ビーム（０次光）によって反射タイプのホログラム記録媒体から情報再生する時、参照光ビームと再生波との分離に貢献する。

透過又は反射タイプのホログラム記録媒体のいずれにおいても、入射光処理領域部Ｒに予め画定した０次光と回折光とを別個に処理する領域は設けず、入射光処理領域部Ｒには、入射された光の強度により光学特性が変化する感光材料を用い、ビーム照射時に参照光ビーム（０次光）のみを処理（作用）する領域（０次光処理領域）を形成する。すなわち、ビーム照射時に、入射光処理領域部Ｒに空間的に分離された０次光処理領域を形成する。

＜実施例１＞
本実施形態のホログラム記録媒体の情報の記録及び／又は再生用のホログラム装置の一例であるホログラム記録再生装置を図３に示す。これは、入射光処理領域部が入射光をほとんど透過させるホログラム記録媒体から情報を再生する。すなわち、０次光の照射部分を他の部分より光透過性を低くして、回折光（再生波も含む）と０次光とを分離する。

光源ＬＥＤには、例えば近赤外レーザ光波長８５０ｎｍのＤＢＲ（Distributed Bragg
Reflector)レーザを用いる。参照光ビーム１２の光路上には、シャッタＳＨｓ、ビームエキスパンダＢＸ、空間光変調器ＳＬＭ、フーリエ変換レンズ１６が干渉用として配置されている。シャッタＳＨｓはコントローラ３２に制御され、記録媒体部への光ビームの照射時間を制御する。

ビームエキスパンダＢＸは、シャッタＳＨｓを通過した参照光ビーム１２の径を拡大して平行光線とし空間光変調器ＳＬＭに入射するように照射する。

空間光変調器ＳＬＭは、エンコーダ２５より供給され電気的なデータ（２次元ドットパターンデータ）を受けて、明暗のドットマトリクス信号を表示する。参照光ビームは、データが表示されている空間光変調器ＳＬＭを通過すると光変調されて、データをドットマトリクス成分として含む信号光ビーム１２ａとなる。

フーリエ変換レンズ１６は、信号光ビーム１２ａのドットマトリクス成分をフーリエ変換するとともに、ホログラム記録媒体１１の記録媒体部１０の装着位置の後方（入射光処理領域部）に焦点を結ぶように集光する。フーリエ変換レンズ１６により、シャッタＳＨｓが開いたとき、信号光ビーム１２ａ又は参照光ビーム１２は記録媒体部１０の入射面に所定入射角度例えば零度で照射される。空間光変調器ＳＬＭは、フーリエ変換レンズ１６の焦点距離に配置されている。

逆フーリエ変換レンズ１６ａは、フーリエ変換レンズ１６と共焦点となるように共軸に配置されている。像検出センサ２０は、逆フーリエ変換レンズ１６ａの焦点距離に配置され、電荷結合素子ＣＣＤや相補型金属酸化膜半導体装置などのアレイなどから構成される。

さらに、像検出センサ２０にはデコーダ２６が接続されてる。デコーダ２６はコントローラ３２へ接続される。なお、あらかじめホログラム記録媒体１１に第２感光材料の種類に対応した標識を付してある場合、ホログラム記録媒体１１がこれを移動させる支持部である可動ステージ６０上に装着されると、コントローラ３２は適当なセンサにより自動的にこの標識を読み取り、ホログラム記録媒体１１の移動制御や記録媒体部１０に適した記録再生制御を行うこともできる。

記録は以下のように行う。光源光は、空間光変調器ＳＬＭを透過すると、光変調されて信号光ビーム１２ａ（０次光及び回折光）となり、フーリエ変換レンズ１６でフーリエ変換されて、記録媒体部１０内で０次光及び回折光が光干渉パターンを形成し、その強度分布に応じて屈折率の変化などの回折格子として記録される。ホログラムの記録は記録媒体部１０内での０次光と回折光の偏光面の方向が同一偏光成分間の干渉により行われる。

一方で、再生においては、空間光変調器ＳＬＭによって無変調の参照光ビーム（０次光）をそのまま記録媒体部１０へ照射する。参照光ビームが照射された記録媒体部１０の入射側の反対側に設けられた入射光処理領域部Ｒに、記録された信号光に対応した再生波（再現された回折光）が現れる。この再生波を逆フーリエ変換レンズ１６ａに導いて、逆フーリエ変換し、像検出センサ２０が再生波によるドットパターン像の受光して、電気的なデジタルデータ信号に再変換した後、デコーダ２６に送ると、元のデータが再生される。

照射時の透過率が非照射時の透過率より低い特性値（非照射時の透過率が照射時の透過率より高い特性値）を有する第２感光材料からなる入射光処理領域部Ｒを有する透過タイプのホログラム記録媒体での記録再生時の第２感光材料の動作を図４（ａ）（ｂ）に示す。

記録時前の入射光処理領域部Ｒでは（図４（ａ））、入射光処理領域部Ｒは一様に高い透過率を有している。記録時の信号光ビーム（０次光と回折光）の照射により、信号光ビームの０次光中心部及びその近傍で所定しきい値ＴＨ（信号光ビームの０次光の透過を阻止する程度の低い透過率が第２感光材料に発現する値）より強い強度の光照射を受けた入射光処理領域部のＲ１部分では（図４（ｂ））、透過率が下がる。一方、信号光ビームの回折光は、入射光処理領域部Ｒに照射される。入射光処理領域部Ｒの信号光ビームの回折光が照射された範囲は、信号光ビームの０次光に比べて信号光ビームの回折光の光強度が弱いため、透過率は高いままとなり、信号光ビームの回折光はほとんど減衰せずに入射光処理領域部Ｒを透過する。したがって、信号光ビームの０次光と回折光との光干渉により、すくなくとも記録媒体部１０内にはこれに対応した回折格子が保存される。

再生時前の入射光処理領域部Ｒでは（図４（ａ））、入射光処理領域部Ｒは一様に高い透過率を有している。再生時の参照光ビーム（０次光）の照射により、参照光ビーム中心部及びその近傍で所定しきい値ＴＨ（参照光の透過を阻止する程度の低い透過率が第２感光材料に発現する値）より強い強度の光照射を受けた入射光処理領域部のＲ１部分では（図４（ｂ））、透過率が下がることで、逆フーリエ変換レンズ１６ａに到達する参照光の光量は低下する。一方、記録媒体部１０内の回折格子に参照光が照射された際に発生した再生波は、入射光処理領域部Ｒに照射される。入射光処理領域部Ｒの再生波が照射された範囲は、参照光ビームに比べて再生波の光強度が弱いため、透過率は高いままとなり、再生波はほとんど減衰せずに入射光処理領域部Ｒを透過し、逆フーリエ変換レンズ１６ａを介して像検出センサ２０に導かれる。このような入射光処理領域部Ｒの動作により、像検出センサ２０で再生に不要な参照光の光量を低減せしめることが可能となり、再生情報の検出が容易になる。

この実施形態では、非照射時の透過率が照射時の透過率より高い特性値を有する第２感光材料を入射光処理領域部Ｒに用いているが、光透過性の第２感光材料であって、非照射時と比較して照射時の反射率及び吸収率の少なくとも１つが上昇する材料も使用できることは明らかである。

＜実施例２＞
実施例２は、図５に示すように、記録媒体部１０と入射光処理領域部Ｒを離し入射光処理領域部Ｒを装置側に設けた以外、実施例１と同一の構成である。記録再生工程も同一である。

＜実施例３Ａ＞
上記実施形態では入射光処理領域部Ｒが入射光を透過させる形態でのホログラム記録再生を示したが、入射光処理領域部Ｒが入射光を反射する形態で用いても同等の効果を発揮できる。

図６は第３実施例のホログラム記録再生装置を示す。第３実施例は、入射光処理領域部Ｒが入射光をほとんど反射するホログラム記録媒体から情報を再生する。すなわち、０次光の照射部分を他の部分より光透過性を高くして、回折光（再生波も含む）と０次光とを分離する。

図６の第３実施例は、図３に示す、再生波を生成する光学系側にある逆フーリエ変換レンズ１６ａを省略し、照射側光学系にビームスプリッタ１５を追加して、ビームスプリッタ１５により反射された再生波の結像位置に像検出センサ２０を整列させ、入射光処理領域部Ｒが反射する再生波（再現された回折光）を参照光の光路から分岐して検出する構成とした以外、図３に示す装置と同一である。

照射時の反射率が非照射時の反射率より低い特性値（非照射時の反射率が照射時の反射率より高い特性値）を有する第２感光材料からなる入射光処理領域部Ｒを有する反射タイプのホログラム記録媒体での記録再生時の第２感光材料の動作を図７（ａ）（ｂ）に示す。

記録時前の入射光処理領域部Ｒでは（図７（ａ））、入射光処理領域部Ｒは一様に高い反射率を有している。記録時の信号光ビーム（０次光と回折光）の照射により、信号光ビームの０次光中心部及びその近傍で所定しきい値ＴＨ（信号光ビームの０次光の反射を阻止する程度の低い反射率が第２感光材料に発現する値）より強い強度の光照射を受けた入射光処理領域部のＲ１部分では（図７（ｂ））、反射率が下がる。一方、信号光ビームの回折光は、入射光処理領域部Ｒに照射される。入射光処理領域部Ｒの信号光ビームの回折光が照射された範囲は、信号光ビームの０次光に比べて信号光ビームの回折光の光強度が弱いため、反射率は高いままとなり、信号光ビームの回折光のほとんどが反射される。したがって、信号光ビームの入射光処理領域部Ｒで反射する前の０次光と入射光処理領域部Ｒで反射する前の回折光との光干渉、信号光ビームの入射光処理領域部Ｒで反射する前の０次光と入射光処理領域部Ｒで反射した信号光ビームの回折光との光干渉により、すくなくとも記録媒体部１０内にはこれらに対応した回折格子が保存される。

再生時前の入射光処理領域部Ｒでは（図７（ａ））、入射光処理領域部Ｒは一様に高い反射率を有している。再生時の参照光ビーム（０次光）の照射により、参照光ビーム中心部及びその近傍で所定しきい値ＴＨ（参照光の反射を阻止する程度の低い反射率が第２感光材料に発現する値）より強い強度の光照射を受けた入射光処理領域部のＲ１部分では（図７（ｂ））、反射率が下がることで、フーリエ変換レンズ１６に到達する参照光の光量は低下し、ビームスプリッタ１５到達する光量が減る。一方、記録媒体部１０内の回折格子に参照光が照射された際に発生した再生波は、入射光処理領域部Ｒに照射される。入射光処理領域部Ｒの再生波が照射された範囲は、参照光ビームに比べて再生波の光強度が弱いため、反射率は高いままとなり、再生波のほとんどが反射され、フーリエ変換レンズ１６とビームスプリッタ１５を介し像検出センサ２０に導かれる。このような入射光処理領域部Ｒの動作により、像検出センサ２０で再生に不要な参照光の光量を低減せしめることが可能となり、再生情報の検出が容易になる。

この実施形態では、非照射時の反射率が照射時の反射率より高い特性値を有する第２感光材料を入射光処理領域部Ｒに用いているが、反射性の第２感光材料であって、非照射時の反射率に影響する非照射時と比較して照射時の透過率及び吸収率の少なくとも１つが上昇する材料も使用できることは明らかである。

＜実施例３Ｂ＞
実施例３Ｂは、図８に示すように、図６のビームスプリッタ１５を偏光ビームスプリッタＰＢＳに置換し、偏光ビームスプリッタＰＢＳとフーリエ変換レンズ１６の間に１／４波長板λ／４を設けた以外、実施例３Ａと同一の構成である。記録再生工程も同一である。
偏光ビームスプリッタＰＢＳと１／４波長板λ／４とからなる参照光ビームの光路から再生波を分離する分離部を設けることにより、光ビームの利用効率が向上する。

＜実施例４Ａ＞
実施例４Ａは、図９に示すように、記録媒体部１０と入射光処理領域部Ｒを離し入射光処理領域部Ｒを装置側に設けた以外、実施例３Ａと同一の構成である。記録再生工程も同一である。

＜実施例４Ｂ＞
実施例４Ｂは、図１０に示すように、記録媒体部１０と入射光処理領域部Ｒを離し入射光処理領域部Ｒを装置側に設けた以外、実施例３Ｂと同一の構成である。記録再生工程も同一である。

このように、基本的に、いずれの実施形態においても、入射光処理領域部Ｒは、光ビーム強度が高い領域で透過タイプの場合は透過率が下がり、反射タイプの場合は反射率が下がる動作をする。記録媒体部で信号を再生した参照光と再生波は、記録媒体部Ｒから入射処理領域へ照射される。このとき、参照光と再生波との光強度差があり、すなわち、光強度は参照光の方が再生波よりも大きいことにより、入射光処理領域部Ｒは参照光と再生波とでは異なる作用をする。
反射タイプの場合（実施例３Ａ、実施例３Ｂ、実施例４Ａ、実施例４Ｂ）
入射光処理領域部Ｒでは、参照光が照射された範囲は反射率が下がることで、フーリエ変換レンズに到達する光量は低下する。一方、再生波で照射された範囲は反射率が高いままなので、ほとんど減衰せずにフーリエ変換レンズに導かれる。このような入射光処理領域部Ｒの動作により、像検出センサで再生に不要な参照光の光量を低減せしめることが可能となり、再生情報の検出が容易になる。さらに、入射光処理領域部Ｒに予め画定された領域が無いので、微細構造の加工が必要なくなるとともに、境界での回折や散乱による再生信号へのノイズが減らせる。

＜その他実施例＞
また、記録媒体部１０の形態はカードなど種々の形状で構成できるが、図１１に示すように、ディスク状の記録媒体部１０をカートリッジＣＲに収納してそのケース内壁面に入射光処理領域部Ｒを設けることもできる。ディスク状の記録媒体部１０中央のクランプ接合部にクランプに嵌合する媒体側位置マーカや、装置への固定用のカートリッジ側位置マーカを設けることにより、的確なアライメントが可能となる。

なお、上記実施形態では、ホログラム記録再生方法及びホログラム記録再生装置を例に説明したが、本発明は、明らかに、ホログラム記録方法、ホログラム再生方法、ホログラム記録装置及びホログラム再生装置を含む。また、上記実施形態では、２次元データに応じて空間的に変調したいわゆる２次元変調の実施例を説明したが、本発明は１次元データに応じて空間的に変調した１次元変調のホログラム記録再生にも応用できる。

従来のホログラム記録再生システムを示す概略構成図である。 本発明によるホログラム記録媒体の一例を示す概略斜視図である。 本発明による実施形態のホログラム記録再生装置を説明する概略構成図である。 本発明による実施形態のホログラム記録再生装置におけるホログラム記録媒体の記録再生工程を説明するグラフ及び線図である。 本発明による他の実施形態のホログラム記録再生装置を説明する概略構成図である。 本発明による他の実施形態のホログラム記録再生装置を説明する概略構成図である。 本発明による実施形態のホログラム記録再生装置におけるホログラム記録媒体の記録再生工程を説明するグラフ及び線図である。 本発明による他の実施形態のホログラム記録再生装置を説明する概略構成図である。 本発明による他の実施形態のホログラム記録再生装置を説明する概略構成図である。 本発明による他の実施形態のホログラム記録再生装置を説明する概略構成図である。 本発明による他の実施形態のホログラム記録再生装置を説明する概略構成図である。

符号の説明

１０ 記録媒体部
１１ ホログラム記録媒体
１５ ビームスプリッタ
２０ 像検出センサ
２５ エンコーダ
２６ デコーダ
３２ コントローラ
１６ａ，１６ レンズ
ＬＥＤ 光源
ＳＨｓ シャッタ
ＢＸ ビームエキスパンダ
ＳＬＭ 空間光変調器

Claims (19)

1. 可干渉性の光ビームの０次光および回折光の照射により生じる回折格子によって情報の記録又は再生が行われるホログラム記録媒体であって、
   光透過性の第１感光材料からなる記録媒体部と、
   前記記録媒体部の前記光ビームの０次光および回折光の入射側の反対側に設けられかつ前記記録媒体部を透過して入射された前記０次光の強度に依存して反射率、吸収率及び透過率の少なくとも１つの特性値が変化する第２感光材料からなる入射光処理領域部と、を有し、
   前記光ビームが前記記録媒体部を通過し、その入射側と反対側に焦点を結ぶように集光され、前記入射光処理領域部が前記光ビームの光軸上のビームウエストの位置又は近傍に位置し、前記記録媒体部内では前記光ビームの前記入射光処理領域部で反射する前の前記０次光と及び前記入射光処理領域部で反射する前、又は、反射した後の前記回折光との光干渉に対応した回折格子によって情報の記録又は再生が行われることを特徴とするホログラム記録媒体。
2. 前記第２感光材料は前記光ビームの照射時の透過率が非照射時の透過率より低い特性値を有することを特徴とする請求項１記載のホログラム記録媒体。
3. 前記第２感光材料は前記光ビームの照射時の反射率が非照射時の反射率より低い特性値を有することを特徴とする請求項１記載のホログラム記録媒体。
4. 前記入射光処理領域部はその一部に線状のトラックを有することを特徴とする請求項１〜３記載のホログラム記録媒体。
5. 前記トラックは、前記記録媒体部における前記入射光処理領域部の位置情報を有することを特徴とする請求項４記載のホログラム記録媒体。
6. 可干渉性の参照光ビームを記録情報に応じて空間的に変調して信号光ビームを生成し、前記信号光ビームを、光透過性の第１感光材料からなる記録媒体部から前記入射光処理領域部へ通過するように、前記記録媒体部に照射して、前記記録媒体部における前記信号光ビームの０次光及び回折光が干渉する部位に光干渉パターンによる回折格子の領域を形成する記録工程と、を含むホログラム記録方法であって、前記記録媒体部の前記信号光ビームの入射側の反対側において前記記録媒体部を透過して入射された前記信号光ビームの０次光の強度に依存して反射率、吸収率及び透過率の少なくとも１つの特性値が変化する第２感光材料からなる入射光処理領域部を設けたことを特徴とするホログラム記録方法。
7. 前記第２感光材料は前記光ビームの照射時の透過率が非照射時の透過率より低い特性値を有することを特徴とする請求項６記載のホログラム記録方法。
8. 前記第２感光材料は前記光ビームの照射時の反射率が非照射時の反射率より低い特性値を有することを特徴とする請求項６記載のホログラム記録方法。
9. 可干渉性の参照光ビームを記録情報に応じて空間的に変調して信号光ビームを生成し、前記信号光ビームを、光透過性の第１感光材料からなる記録媒体部から前記入射光処理領域部へ通過するように、前記記録媒体部に照射して、前記記録媒体部における前記信号光ビームの０次光及び回折光が干渉する部位に光干渉パターンによる回折格子の領域を形成する記録工程により記録された記録情報を再生するホログラム再生方法であって、
   前記記録工程において、前記記録媒体部を透過する光ビームの０次光の強度に依存して反射率、吸収率及び透過率の少なくとも１つの特性値が変化する第２感光材料からなる入射光処理領域部を設けること、並びに
   形成された前記回折格子の領域に、前記参照光ビームを、前記記録媒体部から前記入射光処理領域部へ通過するように前記回折格子の領域に照射して前記信号光ビームに対応する再生波を生ぜしめるとともに前記参照光ビームに対する反射率、吸収率及び透過率の少なくとも１つの特性値が変化した領域を前記入射光処理領域部に形成する再生工程を含むことを特徴とするホログラム再生方法。
10. 前記第２感光材料は前記光ビームの照射時の透過率が非照射時の透過率より低い特性値を有することを特徴とする請求項９記載のホログラム再生方法。
11. 前記第２感光材料は前記光ビームの照射時の反射率が非照射時の反射率より低い特性値を有することを特徴とする請求項９記載のホログラム再生方法。
12. 回折格子の領域として記録情報を記録及び／又は前記回折格子の領域から記録情報を再生するホログラム装置であって、
    光透過性の第１感光材料からなる記録媒体部とこれを透過する光ビームの０次光の強度に依存して反射率、吸収率及び透過率の少なくとも１つの特性値が変化する第２感光材料からなる入射光処理領域部とを有するホログラム記録媒体を、装着自在に保持する支持部と、
    可干渉性の参照光ビームを発生する光源と、
    記録情報に応じて前記参照光ビームを空間的に変調して信号光ビームを生成する空間光変調器を含む信号光生成部と、
    前記信号光ビームを、前記記録媒体部から前記入射光処理領域部へ通過するように前記記録媒体部に照射して、前記記録媒体部における前記信号光ビームの０次光及び回折光が干渉する部位に光干渉パターンによる回折格子の領域を形成し、並びに、前記参照光ビームを、前記記録媒体部から前記入射光処理領域部へ通過するように前記回折格子の領域に照射して前記信号光ビームに対応する再生波を生ぜしめる干渉部と、
    前記再生波により結像された記録情報を検出する検出部と、を有することを特徴とするホログラム装置。
13. 前記第２感光材料は前記光ビームの照射時の透過率が非照射時の透過率より低い特性値を有することを特徴とする請求項１２記載のホログラム装置。
14. 前記第２感光材料は前記光ビームの照射時の反射率が非照射時の反射率より低い特性値を有することを特徴とする請求項１２記載のホログラム装置。
15. 前記参照光ビームの光路から前記再生波を分離する分離部を有することを特徴とする請求項１４記載のホログラム装置。
16. 回折格子の領域として記録情報を記録及び／又は前記回折格子の領域から記録情報を再生するホログラム装置であって、
    光透過性の第１感光材料からなる記録媒体部を装着自在に保持する支持部と、
    可干渉性の参照光ビームを発生する光源と、
    記録情報に応じて前記参照光ビームを空間的に変調して信号光ビームを生成する空間光変調器を含む信号光生成部と、
    前記信号光ビームを前記記録媒体部に照射して、前記記録媒体部内に入射かつ通過させ、前記記録媒体部における前記信号光ビームの０次光及び回折光が干渉する部位に光干渉パターンによる回折格子の領域を形成し、並びに、前記参照光ビームを前記回折格子の領域に照射して前記信号光ビームに対応する再生波を生ぜしめる干渉部と、
    前記記録媒体部の前記信号光ビームの入射側の反対側に配置され、入射光の０次光の強度に依存して反射率、吸収率及び透過率の少なくとも１つの特性値が変化する第２感光材料からなる入射光処理領域部と、
    前記再生波により結像された記録情報を検出する検出部と、を有することを特徴とするホログラム装置。
17. 前記第２感光材料は前記光ビームの照射時の透過率が非照射時の透過率より低い特性値を有することを特徴とする請求項１６記載のホログラム装置。
18. 前記第２感光材料は前記光ビームの照射時の反射率が非照射時の反射率より低い特性値を有することを特徴とする請求項１６記載のホログラム装置。
19. 前記参照光ビームの光路から前記再生波を分離する分離部を有することを特徴とする請求項１８記載のホログラム装置。

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