JP2005250038A - 記録媒体キュアー方法及びホログラム記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信号光を用いてホログラム記録媒体を容易且つ確実にキュアーすること。マスクなどの治具を用いることなくホログラム記録媒体を局所的にキュアーすること。
【解決手段】空間光変調器駆動装置６によって空間光変調器１に高速で変化するランダムパターンを表示することによって、高速で変化するランダムパターンによりランダムに強度変調された信号光１００を生成し、この信号光１００を用いてホログラム記録媒体３をキュアーする。この信号光１００は波面が高速に変化するため疑似インコヒーレントな光になるので、記録画像を劣化させることなくホログラム記録媒体３を容易且つ確実にキュアーでき、また既存の信号光光学系のサーボを用いてホログラム記録媒体３を局所的に簡単にキュアーすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホログラム記録装置に係り、特にデータを記録したホログラム記録媒体を安定化させるキュアー（Ｃｕｒｅ）方法に関する。

近年、ホログラフィック技術は、次世代、次々世代光ディスクと競合する強力なストレージの候補として注目を集めているホログラフィックメモリの実用化へ向けて、急速に開発が進められており、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）。

このようなホログラム記録再生装置では、レーザ光源から出射されたコヒーレントなレーザ光がビームスプリッタにより信号光と参照光に分離され、その後、信号光は記録データで強度変調されてホログラム記録媒体に照射されると共に、参照光が同ホログラム記録媒体に照射されるため、信号光と参照光の干渉により生じる干渉縞がホログラム記録媒体に記録される。

ホログラム記録媒体の材質がフォトポリマーである場合、干渉縞はモノマーがポリマーに変化して記録されるが、データ記録後には残存モノマーをポリマー化する一般的にキュアーと呼ばれる工程が必要である。これには、ホログラム記録媒体全体にインコヒーレントなレーザ光を当てたり或いは、ハロゲンランプの光を当てる方法がある。しかし、これらの方法では、ホログラム記録媒体をキュアーするために別途光学系を用意しなければならず、装置の規模が大きくなってしまう。また、ホログラム記録媒体を局所的にキュアーする場合には、キュアーする部分以外をマスクしなければならないなど、不便な面も多かった。

そこで装置規模を増大させないために、参照光を記録時と異なる角度でホログラム記録媒体全体に当ててキュアーする方法がある。しかし、参照光はコヒーレントな光であるため、ホログラム記録媒体に照射した際にホログラム記録媒体内での反射光とこの参照光が干渉し、キュアー工程で新たな干渉縞（ノイズ）が記録される恐れがあり、これが記録画像の劣化を引き起こし、ひいてはエラーレートの増加につながるという問題がある。
IBM J.RES DEVELOP VOL 44 NO.3 MAY 2000「Holographic data storage」

上記問題を解消するために、参照光を用いてデータ記録後のホログラム記録媒体をキュアーする際に、例えば、角度多重方式の記録装置であった場合は、参照光のホログラム記録媒体への入射角を変えるミラーの角度を高速で変化して参照光の照射角度を高速に振って、参照光のコヒーレンシーを落とす方法もある。しかしながら、この方法を用いるには、角度多重方式以外の方式の装置では、参照光を高速で振らすミラーが必要になり、やはり装置の規模を大きくするという問題があった。

本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、装置の規模が増大したり、キュアーにより記録画像が劣化することなく、信号光を用いてホログラム記録媒体を容易且つ確実にキュアーすることができると共に、マスクなどの治具を用いることなくホログラム記録媒体を局所的にキュアーすることができる記録媒体キュアー方法及びこの記録媒体キュアー方法を用いたホログラム記録装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、データにより強度変調された信号光と参照光との干渉により生じる干渉縞をホログラム記録媒体に記録した後、当該ホログラム記録媒体を安定化させる記録媒体キュアー方法であって、高速で変化するランダムパターンにより前記信号光を強度変調するステップと、前記ランダムパターンにより強度変調された信号光を前記記録後のホログラム記録媒体に照射するステップとを具備することを特徴とする。

また、本発明は、空間光変調器に表示されたデータにより強度変調された信号光と参照光との干渉により生じる干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置であって、前記空間光変調器に高速で変化するランダムパターンを表示する表示手段と、前記高速で変化するランダムパターンが表示された空間光変調器によってランダムに強度変調された信号光を、前記データが記録された後のホログラム記録媒体に照射する照射手段とを具備することを特徴とする。

このように本発明では、高速で変化するランダムパターンにより信号光を強度変調すると、その波面が高速で変るため、そのコヒーレンシーがほとんどなくなり、疑似的なインコヒーレントな光になる。それ故、このランダムパターンにより強度変調された信号光をデータ記録後のホログラム記録媒体に照射してキュアーすると、この信号光とその反射光が交差しても干渉が生じないため記録媒体にノイズが記録されることがなくなるので、記録画像の劣化なくキュアーを行うことができる。

本発明によれば、高速で変化するランダムパターンにより強度変調して波面が高速に変る疑似インコヒーレントな信号光を用いてホログラム記録媒体のキュアーを行うことによって、記録画像が劣化することなく、ホログラム記録媒体を容易且つ確実にキュアーすることができる。
また、信号光光学系のサーボをそのまま用いることにより、ホログラム記録媒体の所定範囲のみにランダムパターンにより強度変調された信号光を正確に照射してその範囲のみをキュアーすることができるため、マスクなどの治具を用いることなく簡単にホログラム記録媒体を局所的にキュアーすることができる。
更に、記録時に信号光を強度変調する空間光変調器に高速で変化するランダムパターンを表示することにより信号光をランダムに強度変調することができるため、どのような方式のホログラム記録装置であっても、専用の部品や光学系を付加する必要がないため、装置の規模を大きくすることなく、上記効果を容易且つ安価に得ることができる。

装置の規模が増大したり、キュアーすることにより記録画像が劣化することなく、信号光を用いてホログラム記録媒体を容易且つ確実にキュアーすることと、マスクなどの治具を用いることなくホログラム記録媒体を局所的にキュアーする目的を、高速で変化するランダムパターンにより強度変調して波面が高速に変る信号光を用いてホログラム記録媒体のキュアーを行うことによって容易に実現した。

図１は、本発明の一実施の形態に係るホログラム記録装置の要部の構成を示した図である。ホログラム記録装置は、信号光１００をデータページで強度変調すると共に、後述するランダムパターンで強度変調する空間光変調器１、強度変調された信号光１００をホログラム記録媒体３に集光するフーリエレンズ２、信号光１００と参照光２００の干渉縞を記録するホログラム記録媒体３、再生時にホログラム記録媒体３から発生する回折光をＣＣＤなどの撮像素子５に結像する逆フーリエレンズ４、結像画像を光電変換して画像信号に変換する撮像素子５、空間光変調器１の表示制御及びランダムパターンを生成して表示する制御を行う空間光変調器駆動装置６を有している。尚、ホログラム記録装置としては、逆フーリエレンズ４及び撮像素子５は含まれないが、信号光光学系の位置関係を明確にするため、便宜上、再生光光学系も記載した。

次に本実施の形態の動作について説明する。記録時、空間光変調器駆動装置６は空間光変調器１にデータページを表示する。図示されないレーザ光源から出射されたレーザ光はビームスプリッタなどにより信号光１００と参照光２００に分割され、信号光１００は空間光変調器１に表示されたデータページにより強度変調された後、フーリエレンズ２によりホログラム記録媒体３に集光される。同時に、参照光２００も図示されない参照光光学系によってホログラム記録媒体３に集光されるため、信号光１００と参照光２００の干渉により生じる干渉縞がホログラム記録媒体３の記録スポット（ここでは３次元的な範囲）に記録される。同様の記録動作により、ホログラム記録媒体３へのデータの記録が終了すると、このホログラム記録媒体３を安定化させるキュアーが行われる。

次に上記したキュアー動作について説明する。キュアー動作に入ると、参照光２００は図示されないシャッターなどで遮断されてホログラム記録媒体３へは照射されず、信号光１００のみが空間光変調器１に入射されるが、この空間光変調器１には空間光変調器駆動装置６によりランダムパターンが高速で切り替えられて最小画素単位の詳細度で表示される。これにより、空間光変調器１の高速で切り替わるランダムパターンでランダムに強度変調された信号光がホログラム記録媒体３へ照射され、キュアーが行われる。その際、ホログラム記録媒体３全体をキュアーする場合は、フーリエレンズ２などの記録光学系が移動するか或いは、ホログラム記録媒体３が移動して、ランダムに強度変調された信号光がホログラム記録媒体３全体を照射するようなサーボ動作が行われるものとする。

図２はキュアー動作時の空間光変調器駆動装置６の動作手順を示したフローチャートである。空間光変調器駆動装置６はキュアー動作に入ると（ステップＳ１）、ランダムパターンを発生し（ステップＳ２）、これを空間光変調器１に図３（Ａ）に示すように表示する（ステップＳ３）。その後、現在表示しているランダムパターンの切替えタイミングが来ると（ステップＳ４）、キュアー動作が終了していない場合は（ステップＳ５）ステップＳ２に戻り、次のランダムパターンを発生し、ステップＳ３に進む。

以降同様で、キュアー動作が終了しない限り、空間光変調器駆動装置６は次々と異なるランダムパターンを発生し、これらランダムパターンを空間光変調器１に図３（Ｂ）、図３（Ｃ）、…、に示すように順次表示する。このランダムパターンの表示切替えは、ステップＳ４の切替えタイミングで設定される空間光変調器１の表示応答度が間に合うぎりぎり高速度で行なわれる。その後、キュアー動作が終了すると（ステップＳ５）、空間光変調器駆動装置６は処理を終了する。

したがって、キュアー時、信号光１００は空間光変調器１に高速で切り替わって表示される種々のランダムパターンにより強度変調され高速で波面が変るため、そのコヒーレンシーがほとんどなくなり、疑似的なインコヒーレントな光になる。それ故、キュアー時に信号光がその反射光と干渉することがなくなるため、ノイズが記録されることがなくなるので、ホログラム記録媒体３を記録画像データの劣化なくキュアーすることができる。

図４は上記したキュアー前後のホログラム記録媒体３の状態変化を説明する断面図である。図４（Ａ）はキュアー前のホログラム記録媒体３の状態で、ポリマー２１に対してモノマー２２が残存している。キュアーすると、残存モノマー２２が全てポリマー２１に変わってこれ以上反応が起きることがなくなり、ホログラム記録媒体３は安定な状態になる。

上記のようにキュアーされたホログラム記録媒体３に記録時と同一の参照光（照明参照光）２００をホログラム記録媒体３に照射することにより発生する回折光が、逆フーリエレンズ４により撮像素子５に結像されてデータが再生される。

本実施の形態によれば、空間光変調器１に種々のランダムパターンを高速で切り替えて表示することによって信号光１００をランダムに強度変調すると、信号光１００が疑似的なインコヒーレント光となるため、この信号光１００を用いてホログラム記録媒体３のキュアーを行うことにより、信号光１００がその反射光と交差しても干渉することがなくなってノイズグレーティングを少なくすることができる。それ故、記録画像の劣化を引き起こすことなく、ホログラム記録媒体３をキュアーすることができる。その際、どのような方式のホログラム記録装置にも空間光変調器１は装備されているため、キュアー専用の空間光変調器や光学系を付加する必要がなくなり、それ故、装置の規模を大きくすることなく、上記効果を得ることができる。

また、ホログラム記録媒体３を局所的（例えばデータが記録されている所）にキュアーする場合も、記録時の信号光１００をホログラム記録媒体３の所定の位置に照射するための既存のサーボ機構を用いて、上記した局所部分のみをランダムに強度変調された信号光１００で精度良く照射することができるため、マスクなどの治具を用いることなく、簡単に局所的なキュアーを行うことができる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。

本発明の一実施の形態に係るホログラム記録装置の要部の構成を示した図である。 図１に示した空間光変調器駆動装置のキュアー動作時の動作手順を示したフローチャートである。 図１に示した空間光変調器に表示されるランダムパターン例を示した図である。 図１に示したキュアー前後のホログラム記録媒体の状態変化を説明する断面図である。

符号の説明

１……空間光変調器、２……フーリエレンズ、３……ホログラム記録媒体、４……逆フーリエレンズ、５……撮像素子、６……空間光変調器駆動装置、２１……ポリマー、２２……モノマー。

Claims (8)

1. データにより強度変調された信号光と参照光との干渉により生じる干渉縞をホログラム記録媒体に記録した後、当該ホログラム記録媒体を安定化させる記録媒体キュアー方法であって、
   高速で変化するランダムパターンにより前記信号光を強度変調するステップと、
   前記ランダムパターンにより強度変調された信号光を前記記録後のホログラム記録媒体に照射するステップと、
   を具備することを特徴とする記録媒体キュアー方法。
2. 高速で変化するランダムパターンにより前記信号光を強度変調するステップは、前記信号光を表示データパターンにより強度変調する空間光変調器に異なる複数のランダムパターンを高速で切り替えて表示し、この空間光変調器に信号光を通すことにより行われることを特徴とする請求項１記載の記録媒体キュアー方法。
3. 前記ランダムパターンにより強度変調された信号光は、データ記録時のサーボ手段によって前記ホログラム記録媒体の所定範囲を照射することを特徴とする請求項１記載の記録媒体キュアー方法。
4. 前記ホログラム記録媒体はフォトポリマー材で形成されていることを特徴とする請求項１記載の記録媒体キュアー方法。
5. 空間光変調器に表示されたデータにより強度変調された信号光と参照光との干渉により生じる干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置であって、
   前記空間光変調器に高速で変化するランダムパターンを表示する表示手段と、
   前記高速で変化するランダムパターンが表示された空間光変調器によってランダムに強度変調された信号光を、前記データが記録された後のホログラム記録媒体に照射する照射手段と、
   を具備することを特徴とするホログラム記録装置。
6. 前記表示手段は、異なる複数のランダムパターンを順次高速で生成するパターン生成手段と、前記生成されたランダムパターンを前記空間光変調器に高速で切り替えて順次表示する表示制御手段とを具備することを特徴とする請求項５記載のホログラム記録装置。
7. 前記照射手段は、前記ランダムに強度変調された信号光をホログラム記録媒体の全体或いは、所定範囲に照射することを特徴とする請求項５記載のホログラム記録装置。
8. 前記ホログラム記録媒体はフォトポリマー材で形成されていることを特徴とする請求項５記載のホログラム記録装置。
   

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