JP2005010599A

JP2005010599A - Hologram reproduction apparatus and hologram reproduction method

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Publication number: JP2005010599A
Application number: JP2003176220A
Authority: JP
Inventors: Tomoki Kanesaka; 智樹兼坂; Nobuhiro Kihara; 信宏木原; Hisayuki Yamatsu; 久行山津
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】ホログラム媒体から再生した再生光のずれにかかわらず、良好な受光状態を確保し、適正な信号再生を行なう。
【解決手段】ホログラム記録部２０の信号光はホログラム媒体６１の形態（板厚、角度、屈折率等）にかかわらず、光学系の光軸に一致した状態で供給されるが、ホログラム再生部３０で再生時の再生光はホログラム媒体６１の形態（板厚、角度、屈折率等）により、光学系の光軸からずれた状態で取り出されることになり、そのずれの程度によっては後段の受光素子３２における適正な検出が妨げられる場合がある。そこで、光軸ずれ補正部５０を設けて光軸のずれ量に応じて受光系（受光光学系３１及び受光素子３２）を移動することにより、適正な検出状態を維持する。
【選択図】図１An object of the present invention is to ensure a good light receiving state and perform proper signal reproduction regardless of the deviation of reproduced light reproduced from a hologram medium.
Signal light from a hologram recording unit 20 is supplied in a state where it coincides with the optical axis of the optical system regardless of the form (plate thickness, angle, refractive index, etc.) of the hologram medium 61. The reproduction light at the time of reproduction is extracted in a state shifted from the optical axis of the optical system depending on the form of the hologram medium 61 (plate thickness, angle, refractive index, etc.). Proper detection at 32 may be prevented. Therefore, an appropriate detection state is maintained by providing the optical axis deviation correcting unit 50 and moving the light receiving system (the light receiving optical system 31 and the light receiving element 32) according to the amount of deviation of the optical axis.
[Selection] Figure 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラム媒体を用いて記録データを含む信号光と参照光の干渉縞による疎密パターンを記録し、この疎密パターンへの照明光の照射によって再生光を再生し、その再生光に含まれるデータの再生を行なうホログラム記録再生システムに関し、特に良好な再生状態を得ることが可能なホログラム再生装置及びホログラム再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ホログラム技術を利用して大容量データの記録再生を行なうホログラム記録再生システムが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
このホログラム記録再生システムは、例えば液晶素子等の空間変調手段によって生成される記録データを含む信号光とこの信号光に対応して設定される参照光とを所定の角度でホログラム媒体に照射することにより、信号光と参照光による干渉縞によってホログラム媒体に微細な疎密パターンを記録する記録系と、このホログラム媒体に参照光に対応する照明光を照射することによって疎密パターンに対応する再生光を生成し、これをＣＣＤイメージセンサ等の受光素子によって受光してその解析を行ない、データを再生する再生系とを有する構成となっている。
【０００３】
【非特許文献１】
ＩＢＭＪ．ＲＥＳＤＥＶＥＬＯＰＶＯＬ４４ＮＯ．３ＭＡＹ２０００「Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃｄａｔａｓｔｏｒａｇｅ」
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のようなホログラム記録再生システムにおいて、記録系と再生系とで光軸を一致させることが必要であり、装置の組み立て時に各要素を位置決めして光軸を一致させるようにしているが、組み立て後に挿入されるホログラム媒体に板厚や配置角度、さらには屈折率等のバラツキがある場合、そのホログラム媒体において光軸の屈曲量が変化する。
このため特に再生系の光軸にずれが生じ、再生した再生光と受光系の光軸にずれが生じ、収差の問題や受光領域ずれの問題が発生し、適正な再生状態が得られなくなるという課題がある。
【０００５】
そこで本発明の目的は、ホログラム媒体から再生した再生光のずれにかかわらず、良好な受光状態を確保でき、適正な信号再生を行なうことが可能なホログラム再生装置及びホログラム再生方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、信号光と参照光との干渉縞による疎密パターンが形成されたホログラム媒体に前記参照光に対応する照明光を照射する照明光照射手段と、前記照明光の照射によってホログラム媒体から再生される再生光を受光する受光素子と、前記ホログラム媒体からの再生光を前記受光素子に導く受光光学系と、前記受光素子によって受光した信号からデータを再生する再生手段とを有し、前記受光光学系及び受光素子の光軸が前記ホログラム媒体への疎密パターン形成時の信号光に対する再生光の光軸のずれ量に応じてオフセットされていることを特徴とする。
【０００７】
また本発明は、信号光と参照光との干渉縞による疎密パターンが形成されたホログラム媒体に前記参照光に対応する照明光を照射する照明光照射手段と、前記照明光の照射によってホログラム媒体から再生される再生光を受光する受光素子と、前記ホログラム媒体からの再生光を前記受光素子に導く受光光学系と、前記受光素子によって受光した信号からデータを再生する再生手段と、前記ホログラム媒体から再生される再生光に生じる光軸のずれ量に応じて前記受光光学系及び受光素子の光軸を調整する光軸調整手段とを有する。
【０００８】
また本発明は、信号光と参照光との干渉縞による疎密パターンが形成されたホログラム媒体に前記参照光に対応する照明光を照射する参照光照射手段と、前記照明光の照射によってホログラム媒体から再生される再生光を受光する受光素子と、前記ホログラム媒体からの再生光を前記受光素子に導く受光光学系と、前記受光素子によって受光した信号からデータを再生する再生手段とを有するホログラム再生装置のホログラム再生方法であって、前記ホログラム媒体から再生される信号光に生じる光軸のずれ量に応じて前記受光光学系及び受光素子の光軸を調整することを特徴とする。
【０００９】
本発明のホログラム再生装置及びホログラム再生方法では、ホログラム媒体から再生される再生光に生じる光軸のずれ量に応じて受光光学系及び受光素子の光軸がオフセットされているので、ホログラム媒体によって生じる再生光のずれに対応して受光系の光軸を一致させることが可能となり、良好な受光状態を確保でき、適正な信号再生を行なうことができる。なお、受光光学系及び受光素子の光軸のオフセットは、予めホログラム再生装置の製造段階で設けるようにしてもよいし、あるいは光軸を調整する手段をホログラム再生装置内に搭載することにより、実使用時に何らかの手段で再生光のずれ量を判定し、受光光学系及び受光素子の光軸を自動調整するようにしてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるホログラム再生装置及びホログラム再生方法の実施の形態例について説明する。
図１は本発明の実施の形態例におけるホログラム記録再生システムの全体構成を示すブロック図であり、図２は図１に示すホログラム記録再生システムにおけるホログラム記録再生部の光学系の構成を示すブロック図である。
以下に説明する本例のホログラム記録再生システムは、４つの焦点距離ｆを有するいわゆる４ｆ系の光学系を用い、（ただし、この場合４ｆ系は等倍結像に限らない。）また、ホログラム媒体にフォトポリマ材を用いたディスク媒体を用いて透過方式による多重記録を行なう構成ものである。なお、多重記録方式としては、角度多重、シフト多重、位相多重等の各方式が知られているが、いずれの方式であってもよく、さらに反射方式のものにも適用できるものである。
【００１１】
まず、図１に基づいて本例によるホログラム記録再生システムの概要について説明する。
図示のように、本例のホログラム記録再生システムは、記録データ生成部１０、ホログラム記録部２０、ホログラム再生部３０、データ再生部４０、光軸ずれ補正部５０、ホログラム媒体駆動部６０、駆動制御部７０、及び光源部８０等を有して構成されている。
記録データ生成部１０は、ホログラム媒体６１に記録するデータに対応する変調データを生成し、ホログラム記録部２０に供給するものであり、ホログラム記録部２０は変調データに対応する信号光をホログラム媒体６１に供給し、参照光との干渉縞による疎密パターンを記録するものである。
【００１２】
ホログラム再生部３０は、ホログラム媒体６１に参照光に対応する照明光を照射することにより得られる再生光を受光し、その受光信号をデータ再生部４０に供給するものであり、データ再生部４０はホログラム再生部３０から入力した受光信号を信号処理し、そこに含まれるデータを再生する。
光軸ずれ補正部５０は、ホログラム媒体６１の板厚等によって受光系に生じた再生信号光と光軸のずれを補正するものであり、ずれ量に応じてホログラム再生部３０の受光光学系と受光素子とを光軸の直交方向に移動する。この移動によって光軸がずれた状態をオフセットというものとする。なお、具体的な移動手段としては、例えば、光ディスク装置の光ピックアップで用いられる２軸アクチュエータと同様に、磁性体とコイルとの組み合わせによって可動体を微小変位させる電磁的アクチュエータを用いることが可能である。
【００１３】
光源部８０は、レーザ光源８１、ビームスプリッタ８２、ミラー８３を含み、レーザ光源８１より出射したレーザ光をビームスプリッタ８２で分岐し、ホログラム媒体６１とホログラム記録部２０に供給する。ホログラム媒体６１側に供給したレーザ光は光学系８４を通して参照光としてホログラム媒体６１に供給される。一方、ホログラム記録部２０側に供給されたレーザ光は後述する空間変調素子（透過型液晶パネル）を通して信号光に変換され、記録光学系を通してホログラム媒体６１に供給される。
ホログラム媒体駆動部６０は、ディスク型のホログラム媒体６１を保持するディスクチャック部やこのホログラム媒体６１を回転駆動するスピンドルモータとを有するものである。
駆動制御部７０は、上述したホログラム記録部２０、ホログラム再生部３０、データ再生部４０、光軸ずれ補正部５０、ホログラム媒体駆動部６０等の駆動サーボ系を制御するものである。
【００１４】
次に、図２を用いて本例におけるホログラム記録部２０とホログラム再生部３０について説明する。
まず、ホログラム記録部２０は、空間変調素子としての透過型液晶パネル２１と、この透過型液晶パネル２１による変調光をホログラム媒体６１に供給する記録光学系（レンズ）２２とを有する。透過型液晶パネル２１には、データパターンが表示され、背面側から入射するレーザ光が透過して信号光８５Ａに変換され、ホログラム媒体６１に供給される。ホログラム媒体６１には参照光８６が供給され、信号光８５Ａと参照光８６の干渉縞によって疎密パターンが形成される。液晶パネル２１のデータパターンの切り替えや参照光の制御を行なうことにより、各種方式による多重化記録を行なうことができる。
また、ホログラム再生部３０は、ホログラム媒体６１に記録時の参照光と共通の照明光８６を照射することによって再生光８５Ｂを再生するものであり、この再生光８５Ｂを検出するためのＣＣＤ２次元イメージセンサ等による受光素子３２と、ホログラム媒体６１から再生された再生光を受光素子３２に導く受光光学系（レンズ）２１とを有する。
【００１５】
このような構成において、ホログラム記録部２０の信号光はホログラム媒体６１の形態（板厚、角度、屈折率等）にかかわらず、光学系の光軸に一致した状態で供給されるが、ホログラム再生部３０で再生時の再生光はホログラム媒体６１の形態（板厚、角度、屈折率等）により、光学系の光軸からずれた状態で取り出されることになり、そのずれの程度によっては後段の受光素子３２における適正な検出が妨げられる場合がある。
そこで本例では、光軸ずれ補正部５０を設けて光軸のずれ量に応じて受光系を移動することにより、適正な検出状態を維持するものである。
【００１６】
次に、ホログラム媒体６１の形態（板厚、角度、屈折率等）による再生光のずれ量について、ホログラム媒体６１の２つの例を用いて説明する。
図３はフォトポリマ材の単層構造を有するホログラム媒体６１０の例を示す断面図である。
図示のように、ホログラム媒体６１０の板厚をｄ、屈折率をｎ、ホログラム媒体６１０の角度（法線と光軸との角度）をθ_１、ホログラム媒体６１０内の屈折光の角度（法線と屈折光との角度）をθ_２、ホログラム媒体６１０内の光路長をｘとした場合、ずれ量δは以下のように求めることができる。
まず、スネルの法則により、
ｓｉｎθ_１＝ｎｓｉｎθ_２ ……（１）
であり、さらに、幾何学的関係から
ｄ／ｘ＝ｃｏｓθ_２
ｓｉｎ（θ_１ −θ_２）＝δ／ｘ ……（２）
となるので、ずれ量は以下の式（３）で与えられる。
【００１７】
【数１】

【００１８】
そこでこのずれ量だけ、受光光学系２１と受光素子３２とを光軸と直交方向にずらし、記録時の光軸に対してオフセットを持たせることにより、再生光の光軸を光学系の光軸に一致させる。
図４は以上のような構成において、ホログラム媒体の厚さｄが１ｍｍ、屈折率ｎが１．５の場合の角度に対するずれ量の依存性を示す説明図である。すなわち、角度が大きくなると、ずれ量が大きくなるので、これを補正するような動作を光軸ずれ補正部５０によって行なうことになる。
【００１９】
なお、以上はフォトポリマ材の単層構造のホログラム媒体の例で説明したが、実際には支持構造等の要請から一対の支持用ガラス板の間にフォトポリマ材を挟持した積層構造のホログラム媒体が用いられることが多い。そこで、次は積層構造のホログラム媒体の場合について説明する。
図５は支持用ガラス板６２１、６２２とフォトポリマ材６２３の３層構造を有するホログラム媒体６２０の例を示す断面図である。
図示のように、雰囲気中の屈折率をｎ_ａ、各ガラス板６２１、６２２の板厚をｄ_ｇ、屈折率をｎ_ｇ、ガラス板６２１、６２２の角度（法線と光軸との角度）をθ_１、ガラス板６２１、６２２内の屈折光の角度（法線と屈折光との角度）をθ_２、ガラス板６２１内の光路長をｘ、ホログラム媒体６２３の板厚をｄ_ｐ、ホログラム媒体６２３の屈折率をｎ_ｐ、ホログラム媒体６２３内の屈折光の角度（法線と屈折光との角度）をθ_３、入射側のガラス板６２１によるずれ量をδ_ｇ１、ホログラム媒体６２３によるずれ量をδ_ｐ、出射側のガラス板６２２によるずれ量をδ_ｇ２とする。
【００２０】
まず、スネルの法則により、
ｎ_ａｓｉｎθ_１＝ｎ_ｇｓｉｎθ_２＝ｎ_ｐｓｉｎθ_３ ……（１１）
であり、さらに、幾何学的関係から
ｄ_ｇ１／ｘ＝ｃｏｓθ_２
ｓｉｎ（θ_１ −θ_２）＝δ_ｇ１／ｘ ……（１２）
となるので、入射側のガラス板６２１によるずれ量δ_ｇ１は以下の式（１３）で与えられる。
【００２１】
【数２】

【００２２】
また、これと同様の方法により、ホログラム媒体６２３によるずれ量δ_ｐ及び出射側のガラス板６２２によるずれ量δ_ｇ２は以下の式（１４）及び式（１５）で与えられる。
【００２３】
【数３】

【００２４】
したがって、総ずれ量δは、ｎ_ａ＝１として、δ＝δ_ｇ１＋δ_ｐ＋δ_ｇ２より、以下の式（１６）に示すような値となる。
【００２５】
【数４】

【００２６】
そこでこのずれ量だけ、上述した受光光学系２１と受光素子３２とを光軸と直交方向にずらし、記録時の光軸に対してオフセットを持たせることにより、再生光の光軸を光学系の光軸に一致させる。なお、この式（１６）において、ｎ_ｇ１＝ｎ_ｇ２＝ｎ_ｐとし、ｄ_ｐ’＝ｄ_ｇ１＋ｄ_ｇ２＋ｄ_ｐとした場合には、上述したガラス板を持たない単層フォトポリマの式（３）に一致することになる。
【００２７】
図６は以上のようなオフセット補正を行なった光学系の構造を示す側面図であり、図７はオフセット補正を行なっていない光学系の構造を示す側面図である。また、図８は図６に示すオフセット補正を行なった場合の受光素子における受光スポットの状態を示す説明図であり、図９は図７に示すオフセット補正を行なっていない場合の受光素子における受光スポットの状態を示す説明図である。
図７に示すように、記録光学系８１０の信号光の光軸８１０Ａに対し、ホログラム媒体８２０からの再生光の光軸８３０Ａがずれているため、記録光学系８１０の光軸と一致した光軸を有する再生光学系８３０では、図９に示すように、各受光スポット８４０Ａ〜８４０Ｅが受光素子の各受光領域の中心位置８５０Ａ〜８５０Ｅからずれた状態で受光されることになる。
これに対し、本実施の形態で説明した方法でオフセットを持たせた場合には、図６に示すように、記録光学系７１０の信号光の光軸７１０Ａに対し、ホログラム媒体７２０からの再生光の光軸７３０Ａがずれているものの、これ対応して再生光学系７３０の光軸がオフセットαを持っているため、図８に示すように、各受光スポット７４０Ａ〜７４０Ｅが受光素子の各受光領域の中心位置７５０Ａ〜７５０Ｅに一致した状態で受光されることになり、正確な光検出、情報再生を行なうことが可能となる。
【００２８】
次に、実際に使用するホログラム媒体による光軸のずれ量を判定して受光系を移動する場合の方法について説明する。
まず、ホログラム媒体の各品種毎に板厚や材質等の規格が明確に定まっており、各製品間の誤差も小さい場合には、その規格に沿って上述のような演算を行ない、その演算結果に基づくずれ量をホログラム媒体の種別毎に登録しておき、実際に装着されたホログラム媒体の種別から受光系の移動量を決定して移動制御を行なうような方法が考えられる。
例えば、ホログラム媒体にその規格を示すコード情報を例えばバーコード等によって付加しておき、これを再生装置側に設けたバーコードリーダによって読み取り、ホログラム媒体の種別を判定する。そして、予め種別毎にテーブル等に登録しておいたずれ量を読み出し、その値でアクチュエータを制御し、受光系の移動を行なう。
なお、ホログラム媒体の種別を再生装置に識別させる手段としては、バーコードとバーコードリーダの組み合わせに限らず、例えば無線機能付き微小メモリチップをホログラム媒体側に付加し、これを再生装置側に設けた無線受信装置によって読み取るような構成が可能である。さらに、ホログラム媒体自体に識別用のパターンとして記録し、これを再生装置で読み取るような構成としてもよい。
また、このような識別情報を自動的に読み取る代わりに、ユーザが操作キーからの手動操作によって媒体に関する情報を入力し、この入力情報によってずれ量を判定して受光系を移動するような構成とすることも可能である。
【００２９】
また、ホログラム媒体の板厚等が製品毎に一定せず、バラツキのために光軸のずれ量が大きくなるような場合には、実際に装着されたホログラム媒体毎にずれ量を測定するような方法が有効である。
その測定方法としては、例えば、予め間隔の決まった２本の平行な測定光ビームを出射する光学系を設けるとともに、ホログラム媒体の一部エリアを測定用エリアとして設定し、２本の測定光ビームの一方をホログラム媒体に通して受光素子に送り、他方をホログラム媒体を避けて受光素子に送り、両者の間隔を測定する。そして、出射部分での間隔と受光部分での間隔の差を求め、これを光軸のずれ量とみなして受光系の移動量を決定する。
なお、この場合の光源や受光素子としては、上述したレーザ光源８１や受光素子３２を流用することが可能である。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態例によるホログラム記録再生システムについて説明したが、本発明は記録系と再生系とを含むシステムに限らず、再生専用の装置に適用できるものである。
また、上述した例では、ホログラム記録再生装置内に自動的に光軸のずれ量を判定して自動的に光学系を移動して光軸のずれ量を補正する手段を搭載し、動的に光軸を補正してオフセットを持たせる構成について説明したが、例えば出荷前の検査調整段階で、使用が想定されるホログラム媒体の厚み等を測定して受光系に対する光軸のずれ量を判定し、その判定結果に応じて再生系の光軸を調整機構や治具等を用いて調整し、再生系の光軸にオフセットを有する完成品として出荷するような構成としてもよい。このような構成においても、オフセット補正した光軸によって適正な再生状態を得ることができ、十分な効果を得ることが可能である。
また、ホログラム媒体としてはフォトポリマ材を用いたものに限らず、他の材料を用いたものについても同様に適用できるものである。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のホログラム再生装置及びホログラム再生方法によれば、ホログラム媒体から再生される再生光に生じる光軸のずれ量に応じて受光光学系及び受光素子の光軸がオフセットされているので、ホログラム媒体によって生じる再生光のずれに対応して受光系の光軸を一致させることが可能となり、良好な受光状態を確保でき、適正な信号再生を行なうことができる。
なお、受光光学系及び受光素子の光軸のオフセットは、予めホログラム再生装置の製造段階で設けるようにしてもよいし、あるいは光軸を調整する手段をホログラム再生装置内に搭載することにより、実使用時に何らかの手段で再生光のずれ量を判定し、受光光学系及び受光素子の光軸を自動調整するようにしてもよい。
したがって、ホログラム技術を用いたデータ記録再生システムにおける記録密度の向上や信頼性の向上といった高性能化に貢献でき、付加価値の増大を達成できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例におけるホログラム記録再生システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すホログラム記録再生システムにおけるホログラム記録再生部の光学系の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示すホログラム記録再生システムにおける記録媒体としてフォトポリマ材の単層構造を有するホログラム媒体を用いた例を示す断面図である。
【図４】図３に示すホログラム媒体の傾斜角度と光軸の移動量との関係を示す説明図である。
【図５】図１に示すホログラム記録再生システムにおける記録媒体としてガラス基板とフォトポリマ材の３層構造を有するホログラム媒体を用いた例を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態例によるオフセット補正を行なった光学系の構造を示す側面図である。
【図７】本発明の実施の形態例によるオフセット補正を行なっていない光学系の構造を示す側面図である。
【図８】図６に示すオフセット補正を行なった場合の受光素子における受光スポットの状態を示す説明図である。
【図９】図７に示すオフセット補正を行なっていない場合の受光素子における受光スポットの状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０……記録データ生成部、２０……ホログラム記録部、３０……ホログラム再生部、４０……データ再生部、５０……光軸ずれ補正部、６０……ホログラム媒体駆動部、７０……駆動制御部、８０……光源部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention records a sparse / dense pattern by interference fringes of signal light including recording data and reference light using a hologram medium, and reproduces reproduction light by irradiating illumination light to the sparse / dense pattern, and is included in the reproduction light. The present invention relates to a hologram recording / reproducing system for reproducing data, and particularly to a hologram reproducing apparatus and a hologram reproducing method capable of obtaining a good reproduction state.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a hologram recording / reproducing system that records and reproduces large-capacity data using hologram technology has been proposed (for example, see Non-Patent Document 1).
This hologram recording / reproducing system irradiates a hologram medium at a predetermined angle with signal light including recording data generated by a spatial modulation means such as a liquid crystal element and reference light set corresponding to the signal light. The recording system that records the fine density pattern on the hologram medium by the interference fringes of the signal light and the reference light, and the reproduction light corresponding to the density pattern is generated by irradiating the hologram medium with the illumination light corresponding to the reference light. Then, this is received by a light receiving element such as a CCD image sensor, analyzed, and a reproduction system for reproducing data.
[0003]
[Non-Patent Document 1]
IBM J.M. RES DEVELOP VOL 44 NO. 3 MAY 2000 "Holographic data storage"
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the hologram recording / reproducing system as described above, it is necessary to make the optical axes coincide between the recording system and the reproducing system, and each element is positioned during assembly of the apparatus so that the optical axes coincide. When the hologram medium inserted after assembly has variations such as the plate thickness, the arrangement angle, and the refractive index, the amount of bending of the optical axis in the hologram medium changes.
For this reason, in particular, a deviation occurs in the optical axis of the reproduction system, and a deviation occurs in the reproduced reproduction light and the optical axis of the light receiving system, resulting in problems of aberration and light receiving area deviation, and an appropriate reproduction state cannot be obtained. There are challenges.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a hologram reproducing apparatus and a hologram reproducing method capable of ensuring a good light receiving state and performing appropriate signal reproduction regardless of the deviation of reproduced light reproduced from a hologram medium. is there.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides illumination light irradiating means for irradiating illumination light corresponding to the reference light onto a hologram medium on which a dense pattern is formed by interference fringes between signal light and reference light; A light receiving element for receiving reproduction light reproduced from the hologram medium by irradiation, a light receiving optical system for guiding the reproduction light from the hologram medium to the light receiving element, and a reproducing means for reproducing data from a signal received by the light receiving element; And the optical axes of the light receiving optical system and the light receiving element are offset in accordance with the amount of deviation of the optical axis of the reproduction light with respect to the signal light when the dense pattern is formed on the hologram medium.
[0007]
The present invention also provides illumination light irradiating means for irradiating illumination light corresponding to the reference light onto the hologram medium on which a dense pattern is formed by interference fringes between the signal light and the reference light, and illuminating the illumination light from the hologram medium. A light receiving element for receiving reproduced light to be reproduced, a light receiving optical system for guiding the reproduced light from the hologram medium to the light receiving element, a reproducing means for reproducing data from a signal received by the light receiving element, and a hologram medium And an optical axis adjusting means for adjusting the optical axis of the light receiving optical system and the light receiving element in accordance with the amount of deviation of the optical axis generated in the reproduced light to be reproduced.
[0008]
The present invention also provides reference light irradiating means for irradiating illumination light corresponding to the reference light onto a hologram medium on which a dense pattern is formed by interference fringes between signal light and reference light, and illuminating the illumination light from the hologram medium. Hologram reproducing apparatus having a light receiving element for receiving reproduced light to be reproduced, a light receiving optical system for guiding the reproduced light from the hologram medium to the light receiving element, and a reproducing means for reproducing data from a signal received by the light receiving element The hologram reproducing method is characterized in that the optical axes of the light receiving optical system and the light receiving element are adjusted in accordance with an optical axis shift amount generated in the signal light reproduced from the hologram medium.
[0009]
In the hologram reproducing apparatus and the hologram reproducing method of the present invention, the optical axes of the light receiving optical system and the light receiving element are offset according to the amount of optical axis deviation generated in the reproduction light reproduced from the hologram medium, and thus the hologram medium causes It is possible to match the optical axes of the light receiving system in accordance with the deviation of the reproduction light, and it is possible to ensure a good light reception state and perform proper signal reproduction. Note that the offset of the optical axis of the light receiving optical system and the light receiving element may be provided in advance in the manufacturing stage of the hologram reproducing device, or by implementing means for adjusting the optical axis in the hologram reproducing device. It is also possible to determine the amount of deviation of the reproduction light by some means during use and automatically adjust the optical axes of the light receiving optical system and the light receiving element.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a hologram reproducing apparatus and a hologram reproducing method according to the present invention will be described below.
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a hologram recording / reproducing system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing an optical system configuration of a hologram recording / reproducing unit in the hologram recording / reproducing system shown in FIG. It is.
The hologram recording / reproducing system of the present example described below uses a so-called 4f optical system having four focal lengths f (in this case, the 4f system is not limited to equal magnification imaging), and the hologram medium. In this configuration, multiple recording is performed by a transmission method using a disk medium using a photopolymer material. As the multiplex recording method, each method such as angle multiplex, shift multiplex, and phase multiplex is known, but any method may be used, and it can be applied to a reflection method.
[0011]
First, the outline of the hologram recording / reproducing system according to this example will be described with reference to FIG.
As shown in the figure, the hologram recording / reproducing system of this example includes a recording data generating unit 10, a hologram recording unit 20, a hologram reproducing unit 30, a data reproducing unit 40, an optical axis deviation correcting unit 50, a hologram medium driving unit 60, and drive control. The unit 70, the light source unit 80, and the like are configured.
The recording data generation unit 10 generates modulation data corresponding to data to be recorded on the hologram medium 61 and supplies the modulation data to the hologram recording unit 20. The hologram recording unit 20 transmits signal light corresponding to the modulation data to the hologram medium 61. And a dense pattern due to interference fringes with reference light is recorded.
[0012]
The hologram reproduction unit 30 receives reproduction light obtained by irradiating the hologram medium 61 with illumination light corresponding to the reference light, and supplies the received light signal to the data reproduction unit 40. The data reproduction unit 40 The light receiving signal input from the hologram reproducing unit 30 is signal-processed, and the data contained therein is reproduced.
The optical axis deviation correction unit 50 corrects a deviation between the reproduction signal light and the optical axis generated in the light receiving system due to the plate thickness of the hologram medium 61 and the like, and the light receiving optical system of the hologram reproducing unit 30 according to the deviation amount. The light receiving element is moved in the direction perpendicular to the optical axis. The state in which the optical axis is shifted by this movement is referred to as offset. As a specific moving means, for example, an electromagnetic actuator that minutely displaces a movable body by a combination of a magnetic body and a coil can be used, like a biaxial actuator used in an optical pickup of an optical disk device. is there.
[0013]
The light source unit 80 includes a laser light source 81, a beam splitter 82, and a mirror 83. The laser beam emitted from the laser light source 81 is branched by the beam splitter 82 and supplied to the hologram medium 61 and the hologram recording unit 20. The laser beam supplied to the hologram medium 61 side is supplied to the hologram medium 61 as reference light through the optical system 84. On the other hand, the laser beam supplied to the hologram recording unit 20 side is converted into signal light through a spatial modulation element (transmission type liquid crystal panel) described later, and is supplied to the hologram medium 61 through a recording optical system.
The hologram medium driving unit 60 includes a disk chuck unit that holds a disk-type hologram medium 61 and a spindle motor that rotationally drives the hologram medium 61.
The drive control unit 70 controls drive servo systems such as the hologram recording unit 20, the hologram reproduction unit 30, the data reproduction unit 40, the optical axis deviation correction unit 50, and the hologram medium drive unit 60 described above.
[0014]
Next, the hologram recording unit 20 and the hologram reproducing unit 30 in this example will be described with reference to FIG.
First, the hologram recording unit 20 includes a transmissive liquid crystal panel 21 as a spatial modulation element, and a recording optical system (lens) 22 that supplies modulated light from the transmissive liquid crystal panel 21 to the hologram medium 61. A data pattern is displayed on the transmissive liquid crystal panel 21, and laser light incident from the back side is transmitted to be converted into signal light 85 </ b> A and supplied to the hologram medium 61. Reference light 86 is supplied to the hologram medium 61, and a dense pattern is formed by interference fringes of the signal light 85A and the reference light 86. By switching the data pattern of the liquid crystal panel 21 and controlling the reference light, multiplexed recording by various methods can be performed.
The hologram reproducing unit 30 reproduces the reproduction light 85B by irradiating the hologram medium 61 with the illumination light 86 common to the recording reference light, and a CCD two-dimensional image for detecting the reproduction light 85B. A light receiving element 32 using a sensor or the like, and a light receiving optical system (lens) 21 that guides reproduction light reproduced from the hologram medium 61 to the light receiving element 32 are provided.
[0015]
In such a configuration, the signal light of the hologram recording unit 20 is supplied in a state that coincides with the optical axis of the optical system regardless of the form (plate thickness, angle, refractive index, etc.) of the hologram medium 61. The reproduction light at the time of reproduction by the unit 30 is extracted in a state shifted from the optical axis of the optical system depending on the form of the hologram medium 61 (plate thickness, angle, refractive index, etc.). Proper detection in the light receiving element 32 may be prevented.
Therefore, in this example, an appropriate detection state is maintained by providing the optical axis deviation correcting unit 50 and moving the light receiving system according to the optical axis deviation amount.
[0016]
Next, the shift amount of the reproduction light depending on the form (plate thickness, angle, refractive index, etc.) of the hologram medium 61 will be described using two examples of the hologram medium 61.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a hologram medium 610 having a single layer structure of a photopolymer material.
As shown in the figure, the plate thickness of the hologram medium 610 is d, the refractive index is n, the angle of the hologram medium 610 (angle between the normal and the optical axis) is θ ₁ , and the angle of the refracted light in the hologram medium 610 (normal) And refracted light) is θ ₂ , and the optical path length in the hologram medium 610 is x, the shift amount δ can be obtained as follows.
First, according to Snell's law,
sin θ ₁ = nsin θ ₂ (1)
And d / x = cos θ ₂ from the geometric relationship.
sin (θ ₁ −θ ₂ ) = δ / x (2)
Therefore, the deviation amount is given by the following equation (3).
[0017]
[Expression 1]

[0018]
Therefore, by shifting the light receiving optical system 21 and the light receiving element 32 in the direction orthogonal to the optical axis by this amount of deviation and providing an offset with respect to the optical axis at the time of recording, the optical axis of the reproduction light is changed to the optical axis of the optical system. To match.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the dependency of the shift amount on the angle when the thickness d of the hologram medium is 1 mm and the refractive index n is 1.5 in the above-described configuration. That is, as the angle increases, the amount of deviation increases. Therefore, an operation for correcting this is performed by the optical axis deviation correcting unit 50.
[0019]
In the above, the example of a hologram medium having a single-layer structure of a photopolymer material has been described. However, a hologram medium having a laminated structure in which a photopolymer material is sandwiched between a pair of supporting glass plates is actually used because of a request for a support structure or the like. It is often done. Then, the case of a hologram medium having a laminated structure will be described next.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a hologram medium 620 having a three-layer structure of supporting glass plates 621 and 622 and a photopolymer material 623.
As shown, the refractive index in the atmosphere _{n a,} the thickness of each glass plate 621 and 622 _{d g,} the refractive index _{n g,} the angle of the glass plate 621 and 622 (the angle between the normal and the optical axis) Θ ₁ , the angle of the refracted light in the glass plates 621 and 622 (the angle between the normal and the refracted light) is θ ₂ , the optical path length in the glass plate 621 is x, the plate thickness of the hologram medium 623 is d _p , and the hologram The refractive index of the medium 623 is n _p , the angle of the refracted light in the hologram medium 623 (the angle between the normal and the refracted light) is θ ₃ , the amount of deviation due to the glass plate 621 on the incident side is δ _g1 , and the deviation due to the hologram medium 623 _Let δ _{p be} the amount and δ _g2 be the displacement due to the glass plate 622 on the exit side.
[0020]
First, according to Snell's law,
n _a sin θ ₁ = n _g sin θ ₂ = n _p sin θ ₃ (11)
Furthermore, d _g1 / x = cos θ ₂ from the geometric relationship
sin (θ ₁ −θ ₂ ) = δ _g1 / x (12)
Therefore, the shift amount δ _g1 due to the glass plate 621 on the incident side is given by the following equation (13).
[0021]
[Expression 2]

[0022]
Further, by the same method, the shift amount δ _p due to the hologram medium 623 and the shift amount δ _g2 due to the exit side glass plate 622 are given by the following equations (14) and (15).
[0023]
[Equation 3]

[0024]
Therefore, assuming that n _a = 1, the total deviation amount δ is a value as shown in the following formula (16) from δ = δ _g1 + δ _p + δ _g2 .
[0025]
[Expression 4]

[0026]
Therefore, by shifting the above-described light receiving optical system 21 and light receiving element 32 in a direction orthogonal to the optical axis by this amount of deviation and providing an offset with respect to the optical axis at the time of recording, the optical axis of the reproduction light is changed to that of the optical system. Match the optical axis. In this equation (16), when n _g1 = n _g2 = n _p and d _p ′ = d _g1 + d _g2 + d _p , the equation (3) for the single-layer photopolymer having no glass plate described above is used. ).
[0027]
FIG. 6 is a side view showing the structure of the optical system that has been subjected to the offset correction as described above, and FIG. 7 is a side view showing the structure of the optical system that has not been subjected to the offset correction. 8 is an explanatory view showing the state of the light receiving spot in the light receiving element when the offset correction shown in FIG. 6 is performed, and FIG. 9 is a light receiving spot in the light receiving element when the offset correction shown in FIG. 7 is not performed. It is explanatory drawing which shows the state of.
As shown in FIG. 7, since the optical axis 830A of the reproduction light from the hologram medium 820 is shifted from the optical axis 810A of the signal light of the recording optical system 810, the optical axis coincides with the optical axis of the recording optical system 810. 9, the light receiving spots 840A to 840E are received in a state shifted from the center positions 850A to 850E of the light receiving regions of the light receiving element, as shown in FIG.
On the other hand, when the offset is provided by the method described in this embodiment mode, the reproduction light from the hologram medium 720 with respect to the optical axis 710A of the signal light of the recording optical system 710 as shown in FIG. Although the optical axis 730A is shifted, the optical axis of the reproducing optical system 730 correspondingly has an offset α. Therefore, as shown in FIG. 8, the light receiving spots 740A to 740E correspond to the light receiving regions of the light receiving element. The light is received in a state that coincides with the center positions 750A to 750E of the light, so that accurate light detection and information reproduction can be performed.
[0028]
Next, a method for moving the light receiving system by determining the amount of deviation of the optical axis by the hologram medium actually used will be described.
First, when the standard of thickness, material, etc. is clearly defined for each type of hologram medium, and the error between each product is small, the above calculation is performed according to the standard, and the calculation result It is conceivable to register the amount of deviation based on the type of hologram medium for each type of hologram medium and determine the amount of movement of the light receiving system from the type of hologram medium actually mounted to perform movement control.
For example, code information indicating the standard is added to the hologram medium by, for example, a bar code or the like, and this is read by a bar code reader provided on the reproducing apparatus side to determine the type of the hologram medium. Then, the deviation amount previously registered in the table or the like for each type is read out, and the actuator is controlled with the value to move the light receiving system.
The means for discriminating the type of hologram medium by the reproducing apparatus is not limited to a combination of a barcode and a barcode reader. For example, a micro memory chip with a wireless function is added to the hologram medium side, and this is provided on the reproducing apparatus side. It is possible to adopt a configuration in which reading is performed by a wireless receiving device. Furthermore, it is good also as a structure which records on the hologram medium itself as an identification pattern, and reads this with a reproducing | regenerating apparatus.
Further, instead of automatically reading such identification information, the user inputs information about the medium by manual operation from the operation keys, and the amount of deviation is determined by this input information and the light receiving system is moved. It is also possible to do.
[0029]
In addition, when the thickness of the optical axis is not constant for each product and the optical axis deviation is large due to variations, the deviation is measured for each actually mounted hologram medium. The method is effective.
As the measurement method, for example, an optical system that emits two parallel measurement light beams with predetermined intervals is provided, and a partial area of the hologram medium is set as a measurement area, and two measurement light beams are set. One of them is sent to the light receiving element through the hologram medium, and the other is sent to the light receiving element while avoiding the hologram medium, and the distance between them is measured. Then, a difference between the interval at the emission portion and the interval at the light receiving portion is obtained, and this is regarded as the amount of deviation of the optical axis to determine the movement amount of the light receiving system.
Note that the laser light source 81 and the light receiving element 32 described above can be used as the light source and the light receiving element in this case.
[0030]
The hologram recording / reproducing system according to the embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to a system including a recording system and a reproducing system, and can be applied to a reproduction-only apparatus.
In the above-described example, the hologram recording / reproducing apparatus is equipped with means for automatically determining the optical axis deviation amount and automatically moving the optical system to correct the optical axis deviation amount. The configuration for correcting the optical axis to provide an offset has been described. For example, at the stage of inspection adjustment before shipment, the thickness of the hologram medium expected to be used is measured to determine the amount of deviation of the optical axis with respect to the light receiving system. Depending on the determination result, the optical axis of the reproduction system may be adjusted using an adjusting mechanism, a jig, or the like, and shipped as a finished product having an offset in the optical axis of the reproduction system. Even in such a configuration, it is possible to obtain an appropriate reproduction state with the offset-corrected optical axis, and to obtain a sufficient effect.
Further, the hologram medium is not limited to one using a photopolymer material, but can be similarly applied to one using another material.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the hologram reproducing apparatus and the hologram reproducing method of the present invention, the optical axes of the light receiving optical system and the light receiving element are offset in accordance with the amount of deviation of the optical axis generated in the reproduced light reproduced from the hologram medium. Therefore, the optical axis of the light receiving system can be made coincident with the deviation of the reproduced light caused by the hologram medium, a good light receiving state can be secured, and appropriate signal reproduction can be performed.
Note that the offset of the optical axis of the light receiving optical system and the light receiving element may be provided in advance in the manufacturing stage of the hologram reproducing device, or by implementing means for adjusting the optical axis in the hologram reproducing device. It is also possible to determine the amount of deviation of the reproduction light by some means during use and automatically adjust the optical axes of the light receiving optical system and the light receiving element.
Therefore, it is possible to contribute to high performance such as improvement in recording density and reliability in a data recording / reproducing system using hologram technology, and there is an effect that increase in added value can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a hologram recording / reproducing system in an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a configuration of an optical system of a hologram recording / reproducing unit in the hologram recording / reproducing system shown in FIG.
3 is a cross-sectional view showing an example in which a hologram medium having a single-layer structure of a photopolymer material is used as a recording medium in the hologram recording / reproducing system shown in FIG.
4 is an explanatory diagram showing the relationship between the tilt angle of the hologram medium shown in FIG. 3 and the amount of movement of the optical axis.
5 is a cross-sectional view showing an example in which a hologram medium having a three-layer structure of a glass substrate and a photopolymer material is used as a recording medium in the hologram recording / reproducing system shown in FIG.
FIG. 6 is a side view showing the structure of an optical system subjected to offset correction according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a side view showing the structure of an optical system that is not offset-corrected according to an embodiment of the present invention.
8 is an explanatory diagram showing a state of a light receiving spot in the light receiving element when the offset correction shown in FIG. 6 is performed. FIG.
9 is an explanatory diagram showing a state of a light receiving spot in the light receiving element when the offset correction shown in FIG. 7 is not performed. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Recording data production | generation part, 20 ... Hologram recording part, 30 ... Hologram reproduction part, 40 ... Data reproduction part, 50 ... Optical axis deviation correction part, 60 ... Hologram medium drive part, 70 ... Drive Control unit, 80... Light source unit.

Claims

Illumination light irradiating means for irradiating illumination light corresponding to the reference light onto a hologram medium in which a sparse / dense pattern formed by interference fringes between signal light and reference light is formed;
A light receiving element that receives reproduction light reproduced from the hologram medium by irradiation of the illumination light;
A light receiving optical system for guiding the reproduction light from the hologram medium to the light receiving element;
Reproducing means for reproducing data from a signal received by the light receiving element;
The optical axes of the light receiving optical system and the light receiving element are offset according to the amount of deviation of the optical axis of the reproduction light with respect to the signal light when forming a dense pattern on the hologram medium.
A hologram reproducing apparatus characterized by that.

2. The hologram reproducing apparatus according to claim 1, wherein the hologram medium is made of a photopolymer material.

2. The hologram reproducing apparatus according to claim 1, wherein the hologram medium has a laminated structure in which a photopolymer material is disposed between a pair of glass plates.

The hologram reproducing apparatus according to claim 1, further comprising a rotation mechanism that rotates while holding the hologram medium.

Illumination light irradiating means for irradiating illumination light corresponding to the reference light onto a hologram medium in which a sparse / dense pattern formed by interference fringes between signal light and reference light is formed;
A light receiving element that receives reproduction light reproduced from the hologram medium by irradiation of the illumination light;
A light receiving optical system for guiding the reproduction light from the hologram medium to the light receiving element;
Reproducing means for reproducing data from a signal received by the light receiving element;
An optical axis adjusting means for adjusting the optical axes of the light receiving optical system and the light receiving element in accordance with a deviation amount of the optical axis generated in the reproduction light reproduced from the hologram medium;
A hologram reproducing apparatus comprising:

The optical axis adjustment unit includes a deviation amount determination unit that determines a deviation amount of the optical axis generated in the reproduction light reproduced from the hologram medium. 6. The hologram reproducing apparatus according to claim 5, wherein the optical axis of the element is automatically adjusted.

The deviation amount determination means has a reading means for reading the identification means added to the hologram medium, and determines the deviation amount of the optical axis generated in the signal light based on information read by the reading means. The hologram reproducing apparatus according to claim 6.

The deviation amount determining means includes input means for inputting information relating to the hologram medium, and determines an optical axis deviation amount generated in the signal light based on input information from the input means. Item 7. A hologram reproducing apparatus according to Item 6.

The hologram reproducing apparatus according to claim 6, wherein the deviation amount determination unit includes a detection unit that detects an optical axis deviation amount generated in the signal light reproduced from the hologram medium.

6. The hologram reproducing apparatus according to claim 5, wherein the hologram medium is made of a photopolymer material.

6. The hologram reproducing apparatus according to claim 5, wherein the hologram medium has a laminated structure in which a photopolymer material is disposed between a pair of glass plates.

6. The hologram reproducing apparatus according to claim 5, further comprising a rotation mechanism that holds and rotates the hologram medium.

The optical axis adjusting means includes an actuator for moving the optical axes of the light receiving optical system and the light receiving element in a direction perpendicular to the optical axis based on the optical axis deviation determined by the deviation amount judging means. Item 7. A hologram reproducing apparatus according to Item 6.

Reference light irradiating means for irradiating illumination light corresponding to the reference light onto a hologram medium in which a sparse / dense pattern formed by interference fringes between signal light and reference light is formed;
A light receiving element that receives reproduction light reproduced from the hologram medium by irradiation of the illumination light;
A light receiving optical system for guiding the reproduction light from the hologram medium to the light receiving element;
A hologram reproducing method of a hologram reproducing apparatus having reproducing means for reproducing data from a signal received by the light receiving element,
Adjusting the optical axes of the light receiving optical system and the light receiving element according to the amount of deviation of the optical axis generated in the signal light reproduced from the hologram medium,
A hologram reproducing method characterized by the above.