特許 7144552 角度－シフト多重に基づくホログラフィック記憶方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-20

(45)【発行日】2022-09-29

(54)【発明の名称】角度－シフト多重に基づくホログラフィック記憶方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   G11B 7/0065 20060101AFI20220921BHJP

   G11B 7/135 20120101ALI20220921BHJP

   G11B 7/085 20060101ALI20220921BHJP

   G11B 7/004 20060101ALI20220921BHJP

   G11B 7/007 20060101ALI20220921BHJP

   G03H 1/04 20060101ALI20220921BHJP

【ＦＩ】

G11B7/0065

G11B7/135

G11B7/085 D

G11B7/004 Z

G11B7/007

G03H1/04

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2021005720

(22)【出願日】2021-01-18

(65)【公開番号】P2021118026

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2021-01-18

(31)【優先権主張番号】202010070660.2

(32)【優先日】2020-01-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】521001294

【氏名又は名称】アメシスタム ストレージ テクノロジー カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】Ａｍｅｔｈｙｓｔｕｍ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】100121728

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 勝守

(74)【代理人】

【識別番号】100165803

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100170900

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 渉

(72)【発明者】

【氏名】ジョン ム

(72)【発明者】

【氏名】ルオ ティエウェィ

(72)【発明者】

【氏名】ティエン ジュン

(72)【発明者】

【氏名】フ ドォジァオ

(72)【発明者】

【氏名】リォウ イチョン

【審査官】中野 和彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０８７４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３７０３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／０６４８３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１３７０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３４３７１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２１９０８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ１１Ｂ ７／００６５

Ｇ１１Ｂ ７／１３５

Ｇ１１Ｂ ７／０８５

Ｇ１１Ｂ ７／００４

Ｇ１１Ｂ ７／００７

Ｇ０３Ｈ １／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

参照光の入射角度が参照光の位置に一対一に対応すること、
信号光ベクトル、参照光ベクトル及び格子ベクトルで構成されるブラッグ条件に不整合が発生する場合、参照光の入射角及び入射波長を制御することにより補正することができることを特徴とする、角度－シフト多重に基づくホログラフィック記憶方法。

【請求項2】

記録エリアブロック内の重なるホログラムの間に、参照光の入射角が異なることを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

媒体の平行移動及び回転により記録／再生位置にアクセスすることを特徴とする、請求項１又は２のいずれか１項に記載の方法。

【請求項4】

各行のシフト多重記録されたホログラムシーケンスの間に、４５°以上の夾角で記録することを特徴とする、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

ガイドスロットでのマークを検出することによりクロスシフト多重記録／再生時のホログラムの位置及びクロス角度を確定することを特徴とする、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

書き込みプロセスでは、参照光の入射角度は、参照光の記憶媒体での書き込み位置に一対一に対応し、参照光の入射角度と参照光の記憶媒体での書き込み位置とを同時に変更することにより、前記一対一対応を実現することを特徴とする、角度－シフト多重に基づくホログラフィック記憶方法。

【請求項7】

参照光を複数の等角度Δθに変化するサブビームに分割し、前記サブビームの記憶媒体での書き込み位置を等間隔ｄｘに変化させ、又は記憶媒体を移動させることにより前記サブビームの記憶媒体での書き込み位置を等間隔ｄｘに変化させ、書き込みごとに、１つのサブビームのみを記憶媒体に照射するように制御し、ここで、ｄｘは、シフト多重のシフトステップ幅であることを特徴とする、請求項６に記載のホログラフィック記憶方法。

【請求項8】

前記シフト多重方向であるｘ方向にｎ回のシフト多重を行って、幅が２Ｒｘの行を形成し、ｘ方向に垂直なｙ方向に沿ってｍ回の行のシフト多重を行い、シフトステップ幅をｄｙとし、サイズが２Ｒｘ×２Ｒｙであり、かつ異なる書き込み位置での参照光の入射角度が異なるユニットを形成し、ここで、Ｒｘはホログラム画像情報のｘ方向での幅であり、Ｒｙはホログラム画像情報のｙ方向での幅であり、ｄｘ＝Ｒｘ／ｎ、ｄｙ＝Ｒｙ／ｍであることを特徴とする、請求項６又は７に記載のホログラフィック記憶方法。

【請求項9】

参照光を複数の等角度Δθに変化しマトリクス状に配列されるサブビームに分割し、前記サブビームを記憶媒体での２つの互いに垂直なｘ及びｙ方向に等間隔ｄｘ及びｄｙに変化させ、又は記憶媒体を移動させることにより前記サブビームを記憶媒体での２つの互いに垂直な方向に等間隔ｄｘ及びｄｙに変化させ、書き込みごとに、１つのサブビームのみを記憶媒体に照射するように制御し、ここで、ｄｘ及びｄｙはそれぞれ、横方向と縦方向のシフト多重のシフトステップ幅であることを特徴とする、請求項６に記載のホログラフィック記憶方法。

【請求項10】

前記参照光は、ガルバノミラーにより、等角度Δθに変化するとともに記憶媒体での書き込み位置が等間隔ｄｘに変化するリニア走査型照射を実現することを特徴とする、請求項７～９のいずれか１項に記載のホログラフィック記憶方法。

【請求項11】

前記参照光は、２軸のガルバノミラーにより、等角度Δθに変化するとともに記憶媒体での２つの互いに垂直なｘ及びｙ方向に等間隔ｄｘ及びｄｙに変化するマトリクス走査型照射を実現することを特徴とする、請求項７～９のいずれか１項に記載のホログラフィック記憶方法。

【請求項12】

参照光に対してｘ方向に沿って１行のシフト多重と書き込みを完了すると、記憶媒体を移動させることにより、参照光の書き込み位置を、ｘ方向に初期位置に戻し、ｙ方向にｄｙシフトし、新しい行に書き込み、このように繰り返して、マトリクス走査型照射プロセス全体を完了することを特徴とする、請求項１１に記載のホログラフィック記憶方法。

【請求項13】

円形記憶媒体においてユニットの重畳多重及びクロス多重を行い、まずユニットをｘ方向に沿って重畳多重してユニット行を形成し、重畳幅をＲｘとし、次に円形記憶媒体を回転させてユニット行のクロス多重を実現することを特徴とする、請求項８に記載のホログラフィック記憶方法。

【請求項14】

光源、参照光路、信号光路及び媒体ステージを含み、前記光源から射出された光は、分割された後に、参照光路に沿って伝送された参照光と信号光路に沿って伝送された信号光とを形成し、参照光と信号光は、媒体ステージが支持する記憶媒体で干渉が生じることにより、ホログラフィック記憶画像情報を形成する角度－シフト多重に基づくホログラフィック記憶装置であって、参照光の入射角度を制御することにより、参照光の入射角度と参照光の記憶媒体での書き込み位置を一対一に対応させる制御機構をさらに含み、
前記制御機構は、参照光を複数の等角度Δθに変化するサブビームに分割し、かつ書き込みごとに、１つのサブビームのみを記憶媒体に照射するように制御するビームスプリッタであることを特徴とする、角度－シフト多重に基づくホログラフィック記憶装置。

【請求項15】

光源、参照光路、信号光路及び媒体ステージを含み、前記光源から射出された光は、分割された後に、参照光路に沿って伝送された参照光と信号光路に沿って伝送された信号光とを形成し、参照光と信号光は、媒体ステージが支持する記憶媒体で干渉が生じることにより、ホログラフィック記憶画像情報を形成する角度－シフト多重に基づくホログラフィック記憶装置であって、参照光の入射角度を制御することにより、参照光の入射角度と参照光の記憶媒体での書き込み位置を一対一に対応させる制御機構をさらに含み、
前記制御機構は、参照光を複数の等角度Δθに変化しマトリクス状に配列されるサブビームに分割し、かつ書き込みごとに、１つのサブビームのみを記憶媒体に照射するように制御するビームスプリッタであることを特徴とする、角度－シフト多重に基づくホログラフィック記憶装置。

【請求項16】

光源、参照光路、信号光路及び媒体ステージを含み、前記光源から射出された光は、分割された後に、参照光路に沿って伝送された参照光と信号光路に沿って伝送された信号光とを形成し、参照光と信号光は、媒体ステージが支持する記憶媒体で干渉が生じることにより、ホログラフィック記憶画像情報を形成する角度－シフト多重に基づくホログラフィック記憶装置であって、参照光の入射角度を制御することにより、参照光の入射角度と参照光の記憶媒体での書き込み位置を一対一に対応させる制御機構をさらに含み、
前記制御機構は、参照光を等角度Δθに変化させ反射し、かつ参照光を記憶媒体で等間隔ｄｘに走査するように制御することができるガルバノミラー構造であり、
前記制御機構は、参照光の垂直方向でのシフト多重を実現する別のガルバノミラー構造をさらに含むことを特徴とする、角度－シフト多重に基づくホログラフィック記憶装置。

【請求項17】

前記媒体ステージは、記憶媒体を平行移動させるように動かしてシフト多重及びクロス多重を実現する平行移動機構と、記憶媒体を回転させるように動かしてシフト多重を実現する回転機構とをさらに含むことを特徴とする、請求項１４～１６のいずれか１項に記載のホログラフィック記憶装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ホログラフィック光記憶の技術分野に属し、具体的には、角度－シフト多重に基づくホログラフィック記憶方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

角度多重記録方法に用いられる参照光が平面波であり、参照光の入射角を変更することにより多重／記録を実現する。該方法において、参照光の入射角を０．１°だけ変更すれば、元のホログラムを再生することができず、このように該角度で新しいホログラムを記録することができ、このように複数回繰り返して、約１００回の多重記録を実現することができる。該方法において、角度の選択性は、ブラッグ条件によって決められ、厚膜媒体を使用するため、再生光の強度は、角度の変化に非常に敏感であり、角度が０．１度変化する場合に、再生光の強度が大幅に低下する。しかしながら、該方法における信号光の入射位置が変化せず、クロス書き込みノイズが多重プロセスの進行につれて絶えず蓄積され、信号対ノイズ比が低下する。また、入射角の変化範囲が制限されるため、多重回数を無制限に向上させることができない。したがって、ノイズの蓄積と角度の変化範囲は、いずれも媒体の記憶容量を制限する。これに反して、シフト多重記録は、これらに制限されず、媒体容量を大幅に向上させることができる。

【発明の概要】

【0003】

本発明は、上記従来技術における少なくとも１つの欠陥を解消し、記憶媒体の記憶容量を向上させるホログラフィック記憶方法及び装置並びに記憶媒体を提供することを目的とする。

【0004】

本発明に係る角度－シフト多重に基づくホログラフィック記憶方法は、参照光の入射角度が参照光の位置に一対一に対応することを特徴とする。

【0005】

記録エリアブロック内の重なるホログラムの間に、参照光の入射角が異なる。

【0006】

媒体の平行移動及び回転により記録／再生位置にアクセスする。

【0007】

各回のクロスシフト多重記録されたホログラムシーケンスの間に、４５°以上の夾角で記録する。

【0008】

ガイドスロットでのマークを検出することによりクロスシフト多重記録／再生時のホログラムの位置及びクロス角度を確定する。

【0009】

信号光ベクトル、参照光ベクトル及び格子ベクトルで構成されるブラッグ条件に不整合が発生する場合、参照光の入射角及び入射波長を制御することにより補正することができる。

【0010】

本発明は、前記方法に適用される、角度多重及びシフト多重を組み合わせるホログラフィック記録／再生装置をさらに提供する。

【0011】

本発明は、上記方法及び装置に適用される角度－シフト多重に基づくホログラフィック記憶媒体をさらに提供し、ホログラフィック情報は、ユニットの形式で記憶媒体に記憶され、各ユニットは、複数の規則に従ってシフト多重されたホログラム画像情報を含み、同じユニットにおける異なる位置でのホログラム画像情報が記憶時に対応する格子ベクトル角度が異なる。

【0012】

記憶媒体において、複数の互いに重畳するユニットを含み、互いに重畳する２つの異なるユニットにおいて、同じ格子ベクトル角度に対応する２つのホログラム画像情報は、互いにずれて重ならない。

【0013】

前記規則は、１つの方向、例えばｘ方向に沿ってシフト多重し、かつｘ方向に垂直なｙ方向に沿ってシフト多重することであり、前記ｘ方向のシフトステップ幅ｄｘは、ｙ方向のシフトステップ幅ｄｙとは異なり、ホログラム画像情報のｘ方向の幅がＲｘとして定義され、ｙ方向の幅がＲｙとして定義され、ｄｘ＝Ｒｘ／ｎ、ｄｙ＝Ｒｙ／ｍであり、ここで、前記ｎ、ｍは、それぞれホログラム画像情報のｘ方向、ｙ方向のシフト多重回数であり、前記ユニットのサイズは、２Ｒｘ×２Ｒｙである。

【0014】

記憶媒体において、複数の互いに重畳するユニットを含み、ｘ方向及び／又はｙ方向に沿って重畳し、互いに重畳する２つの異なるユニットの重畳エリアのサイズは、Ｒｘ及び／又はＲｙ以上である。

【0015】

前記ホログラム画像情報は、円形ホログラム画像であり、Ｒｘ＝Ｒｙ＝Ｄであり、ここで、Ｄは、円形ホログラム画像の直径であり、同じユニットにおいて、前記ｘ方向は、シフト多重方向であり、前記ｙ方向は、ｘ方向に垂直であり、前記ｄｙ＞ｄｘである。

【0016】

前記ユニットのサイズは、２Ｄ×２Ｄであり、記憶媒体において、複数のｘ方向及び／又はｙ方向に沿って互いに重畳するユニットを含み、重畳幅がＤである。

【0017】

前記ユニットは、ｘ方向に沿ってＤを重畳幅として連続重畳して、ユニット行を形成する。

【0018】

前記記憶媒体は、矩形を呈し、複数の平行に分布するユニット行を記憶している。

【0019】

前記記憶媒体は、円形を呈し、複数の同心円状に分布する記憶リングを有し、前記記憶リングのそれぞれは、少なくとも複数の径方向に沿って分布するユニット行を含み、これらのユニット行が径方向に沿って分布するｘ方向をｘ１として定義する。

【0020】

前記記憶リングは、複数のｘ方向がｘ１と一定の角度をなすユニット行をさらに含み、角度クロス多重を実現し、これらのユニット行が径方向に沿って分布するｘ方向をｘｉ（ｉ＝２，３，４．．．．．．）として定義する。

【0021】

前記一定の角度は、４５°よりも大きい。

【0022】

前記記憶媒体は、円形を呈し、少なくとも１つの記憶リングを有し、前記記憶リングは、６つのｘ方向が異なるユニット行を含み、ｘ方向をｘ１、ｘ２．．．．．．ｘ６として定義し、２方向ずつの差は６０°である。

【0023】

上記角度－シフト多重に基づくホログラフィック記憶方法の具体的なプロセスは、書き込みプロセスでは、参照光の入射角度が参照光の記憶媒体での書き込み位置に一対一対応し、参照光の入射角度と参照光の記憶媒体での書き込み位置とを同時に変更することにより、前記一対一対応を実現する。

【0024】

参照光を複数の等角度Δθに変化するサブビームに分割し、前記サブビームの記憶媒体での書き込み位置を等間隔ｄｘに変化させ、又は記憶媒体を移動させることにより前記サブビームの記憶媒体での書き込み位置を等間隔ｄｘに変化させ、書き込みごとに、１つのサブビームのみを記憶媒体に照射するように制御し、ここで、ｄｘは、シフト多重のシフトステップ幅であることを特徴とする、請求項７に記載のホログラフィック記憶方法。

【0025】

前記シフト多重方向であるｘ方向にｎ回のシフト多重を行って、幅が２Ｒｘの行を形成し、ｘ方向に垂直なｙ方向に沿ってｍ回の行のシフト多重を行い、シフトステップ幅をｄｙとし、サイズが２Ｒｘ×２Ｒｙであり、かつ異なる書き込み位置での参照光の入射角度が異なるユニットを形成する。

【0026】

参照光を複数の等角度Δθに変化しマトリクス状に配列されるサブビームに分割し、前記サブビームを記憶媒体での２つの互いに垂直なｘ及びｙ方向に等間隔ｄｘ及びｄｙに変化させ、又は記憶媒体を移動させることにより前記サブビームを記憶媒体での２つの互いに垂直な方向に等間隔ｄｘ及びｄｙに変化させ、書き込みごとに、１つのサブビームのみを記憶媒体に照射するように制御し、ここで、ｄｘ及びｄｙはそれぞれ、横方向と縦方向のシフト多重のシフトステップ幅であることを特徴とする、請求項７に記載のホログラフィック記憶方法。

【0027】

前記参照光は、ガルバノミラーにより、等角度Δθに変化するとともに記憶媒体での書き込み位置に等間隔ｄｘに変化するリニア走査型照射を実現する。

【0028】

前記参照光は、２軸のガルバノミラーにより、等角度Δθに変化し、かつ記憶媒体上での、２つの互いに垂直なｘ及びｙ方向に等間隔ｄｘ及びｄｙに変化するマトリクス走査型照射を実現する。

【0029】

参照光に対してｘ方向に沿って１行のシフト多重と書き込みを完了すると、記憶媒体を移動させることにより、参照光の書き込み位置を、ｘ方向に初期位置に戻し、ｙ方向にｄｙシフトし、新しい行に書き込み、このように繰り返して、マトリクス走査型照射プロセス全体を完了する。

【0030】

書き込みプロセスでは、２Ｒｘ×２Ｒｙのユニットを記憶ユニットとし、前記ユニットにおける横方向と縦方向に沿っったシフト多重のシフトステップ幅がそれぞれｄｘとｄｙであり、前記ユニットにおける異なる書きみ位置での参照光の入射角度が異なる。

【0031】

該方法において、ホログラム画像情報のｘ方向の幅がＲｘであり、ｙ方向の幅がＲｙであり、ｄｘ＝Ｒｘ／ｎ、ｄｙ＝Ｒｙ／ｍであり、ここで、前記ｎ、ｍは、それぞれホログラム画像情報のｘ方向、ｙ方向のシフト多重回数である。

【0032】

該方法において、方形記憶媒体においてｘ方向とｙ方向に沿って、それぞれユニットの重畳多重を行い、前記ｘ方向の重畳幅がＲｘであり、前記ｙ方向の重畳幅がＲｙである。

【0033】

該方法において、円形記憶媒体においてユニットの重畳多重とクロス多重を行う。

【0034】

まずユニットをｘ方向に沿って重畳多重してユニット行を形成し、重畳幅をＲｘとし、次に円形記憶媒体を回転させてユニット行のクロス多重を実現する。

【0035】

本発明に係る角度－シフト多重に基づくホログラフィック記憶装置は、光源、参照光路、信号光路及び媒体ステージを含み、前記光源から射出された光は、分割された後に、参照光路に沿って伝送された参照光と信号光路に沿って伝送された信号光とを形成し、参照光と信号光は、媒体ステージが支持する記憶媒体で干渉が生じることにより、ホログラフィック記憶画像情報を形成し、該装置の改良点として、参照光の入射角度を制御することにより、参照光の入射角度と参照光の記憶媒体での書き込み位置を一対一に対応させる制御機構をさらに含む。

【0036】

前記制御機構は、参照光を複数の等角度Δθに変化するサブビームに分割し、かつ書き込みごとに、１つのサブビームのみを記憶媒体に照射するように制御するビームスプリッタである。

【0037】

前記制御機構は、参照光を複数の等角度Δθに変化しマトリクス状に配列されるサブビームに分割し、かつ書き込みごとに、１つのサブビームのみを記憶媒体に照射するように制御するビームスプリッタである。

【0038】

前記制御機構は、参照光を等角度Δθに変化させ反射し、かつ参照光を記憶媒体で等間隔ｄｘに走査するように制御するガルバノミラー構造である。

【0039】

前記制御機構は、参照光を垂直方向にシフト多重する別のガルバノミラー構造をさらに含む。

【0040】

前記媒体ステージは、記憶媒体を平行移動させるように動かして、シフト多重及びクロス多重を実現する平行移動機構をさらに含む。

【0041】

前記媒体ステージは、記憶媒体を回転させるように動かして、記憶媒体でのシフト多重を実現する回転機構をさらに含む。

【0042】

従来技術に比べて、本発明の有益な効果は、本発明は、角度多重技術とシフト多重技術の利点を組み合わせてシステムの容量及び安定性を向上させる、ホログラフィック多重記録方法を開示する。環境温度波動による媒体の収縮及び膨張のため、ブラッグ条件の不整合を引き起こし、角度多重記録の利点は、参照ビームの入射角とレーザーの出射波長とを制御することにより、媒体の膨張によるブラッグ条件の不整合を補正し、環境温度変動により引き起こされる、再生信号が弱いという課題を解決することである。一方、シフト多重記録の利点は、クロス書き込みノイズを蓄積せず、かつクロスシフト多重方法を利用して多重回数を向上させることである。本発明は、両者を組み合わせることにより、容量が大きく、安定性が高い記録装置を実現する。

【図面の簡単な説明】

【0043】

【図1】図１は、角度多重記録の原理図である。

【図2】図２は、角度多重記録方法を採用する光路システムの構造図である。

【図3】図３は、シフト多重記録の原理図である。

【図4】図４は、クロスシフト多重記録の原理図である。

【図5】図５は、媒体収縮及び波長波動の補正方法である。

【図6】図６は、参照光の入射角度を変更する方法の概略図である

【図7】図７は、角度－シフト多重記録方法の概略図である。

【図8】図８は、角度－シフト多重２次元記録方法の概略図である。

【図9】図９は、角度－シフト多重記録方法の概略図である。

【図10】図１０は、ホログラフィック多重記録のフローチャートである。

【図11】図１１は、参照光の入射角度を調整するシステムの光路図である。

【図12】図１２は、角度多重記録における多重回数の推定方法の概略図である。

【図13】図１３は、ディスク媒体でのクロスシフト多重記録方法の概略図である。

【図14】図１４は、格子に基づく角度－シフト多重光路システムの構造図である。

【発明を実施するための形態】

【0044】

本発明の図面は、例示的な説明に過ぎず、本発明を限定するものであると理解すべきではない。以下の実施例をよりよく説明するために、図面におけるいくつかの部品を省略、拡大又は縮小する可能性があるが、実際の製品の寸法を示すものではない。図面におけるいくつかの公知の構造及びその説明を省略する可能性があることが、当業者であれば理解されるであろう。

【0045】

［実施例］
従来の角度多重記録方法は、平面波を参照光として、媒体上の同じ位置に、入射角度を変更すると同時にホログラムの多重記録を行い、図１に示すとおりである。ホログラムを予定の回数記録した後、該位置に重ならない別の位置に次回のホログラム角度多重記録を行う。再生時、媒体に参照ビームのみを照射し、フィルタを使用して他の位置のホログラムからのクロストークを防止する。典型的な角度多重ホログラフィック記録／再生装置は、図２に示すとおりであり、参照光の入射角がガルバノミラー９０により調整される。

【0046】

球面波を参照光とするシフト多重記録原理は、図３に示すとおりであり、これは、球面参照波を利用してホログラムのシフト多重記録と再生を行う方法である。ホログラムを記録した後に媒体を一定の距離移動させると、このホログラムを再生することができず、即ち新しいホログラムを改めて記録することができる。具体的には、ブラッグ原理によれば、信号ビームｋｓ、参照ビームｋｒ及び格子ベクトルｋｇが共に三角形を構成し、媒体を数ミクロン移動させると、元の三角形を破壊し、ホログラムを再生することができない。該方法において、参照光軸及び信号光軸が位置する平面と媒体表面との交差線を軸とし、媒体が該軸方向に沿ってシフト多重を行い、該軸方向でのシフト選択性がブラッグ条件によって決められ、わずか数ミクロンのシフト距離で条件を満たすことができる。該軸に垂直な方向に、回折強度がシフト距離に敏感ではなく、記憶密度を向上させるのが困難である。図４は、本発明に関するクロスシフト多重記録方法を示し、該方法は、軸方向にシフト多重記録を実行して２次元のホログラムアレイを得て、そして媒体を媒体表面の中心法線の周りに一定の角度回転させた後、第２回のシフト多重の上書き記録を行い、このように、クロスシフト多重記録を完了し、球面波を用いるシフト多重記録方法の多重回数が不足であるという課題を解決する。角度多重方法と比べて、球面波参照光を用いたシフト多重方法は、より高い信号対ノイズ比とより大きい記憶容量を有する。

【0047】

実際の応用では、ホログラフィック記憶において、環境温度の変化のため、媒体が収縮するか又は膨張し、またレーザ波長の波動により、ホログラムの再生を困難にし、これらが信号品質を低下させ、この点について、上記２種類の方法を比べる。

【0048】

図５は、媒体収縮、波長波動などの補正方法を説明する。ここで、ｋｒは参照光ベクトルを示し、ｋｓは信号光ベクトルを示し、ｋｇは格子ベクトルを示し、丸は波長の変化によるエワルド球（Ｅｗａｌｄ ｓｐｈｅｒｅ）の変化を示す。波長の増加につれて、エワルド球の半径が小さくなり、したがって、ホログラムの再生に最も有利なｋｒ方向が変化し、ホログラムの回折効率が低くなる。これに反して、平面波を参照ビームとする角度多重は、参照ビームの入射角を変更することにより、非常に容易にブラッグ条件を再度満たすことができる。一方、球面波を参照光とするシフト多重において、波面が複数の方向に沿って伝搬されたサブ波面の重畳によってなるものであり、参照光の傾斜角を変更しても、一部しか最適化することができず、全てのｋｒ方向を最適化しにくい。したがって、基本的には劣化信号を復元することができず，信号のマージンが小さくなる。

【0049】

図６は、球面波参照ビームの光軸を変更する方法を説明し、レンズをモータに設け、３つの空間次元に光軸を変更する。しかしながら、該方法は、理論的に、参照ビーム中の全ての波ベクトルｋｒの方向を補正するが可能でない。したがって、本発明は、角度多重とシフト多重とのそれぞれの利点を組み合わせることにより、上記状況を補正可能な大容量記憶方法を確立する。

【0050】

本発明は、参照ビームの角度を変更することによりシフト多重記録を記録する方法を開示する。図７に示すように、ホログラムを図面において丸で示し、直径が５００μｍである。システム光源は、短パルスレーザーを使用し、媒体が左に移動すると同時に、ホログラムを記録する。本発明に係る方法において、８００回の多重を実現することができる。図から分かるように、上記ホログラム画像情報は、円形ホログラム画像であり、即ちＲｘ＝Ｒｙ＝Ｄ＝５００μｍである。

【0051】

図７に示すように、基準角０（１番目の角度）のところに第１枚のホログラムを記録し、その後に５μｍごと移動すると、参照ビームの角度が０．１度変化し、同時に１枚のホログラムを記録し、このように繰り返して、計１００枚のホログラムを記録する。各ホログラムは、異なる参照光の角度を有するため、平面波を参照光として使用しても、クロストークが発生しない。該記録シーケンスは、図７において右へ多重記録を行う。該ホログラムシーケンスにおいて、参照ビーム角度を０度（１番目の角度）から＋９．９度に変化させてホログラムを記録し、これは、ホログラムが右へ連続配列される形態である。即ち、上記ｘ方向のシフトステップ幅ｄｘ＝５μｍ、ホログラム画像情報のｘ方向のシフト多重回数ｎ＝１００であり、多重ごとに、参照光が等角度Δθ＝０．１度に変化する。

【0052】

該方法の２次元記録プロセスは、図８に示すように、図７に示す方法を利用して右へ連続シフト多重した後、記憶媒体を媒体のシフト方向に垂直な方向に移動させ、さらに第２回の連続シフト多重を繰り返し、図８に示すとおりである。具体的には、第１のホログラムシーケンス（実線）の参照光入射角が０～＋９．９度であり、第２のホログラムシーケンス（破線）は、第１のホログラムシーケンスとの中心距離が６２．５μｍであり、同様に１００枚のホログラムを含み、その参照光の入射角変化範囲が＋１０度～＋１９．９度である。上記プロセスを繰り返して、８つのホログラムシーケンスで構成される１つのホログラム記録ユニットを得て、８００回の多重を実現することができる。即ち、上記ｙ方向のシフトステップ幅ｄｙ＝６２．５μｍ、ホログラム画像情報のｙ方向のシフト多重回数ｍ＝８であり、同様に、横方向多重ごとに、参照光が等角度Δθ＝０．１度に変化し、隣接する２行のホログラムシーケンスの参照光開始角度の差が１０度である。

【0053】

シフト方向にシフト多重して得られた、互いに重畳する複数のホログラムシーケンスのそれぞれは、１００枚のホログラムを含み、その配列を図９に示す。多重記録のシフト距離は５ミクロンでり、隣接する２つのシーケンスにおける第１枚のホログラムの間隔は５００μｍであり、即ちホログラムの直径であり、したがって、この２枚のホログラムを形成する参照光の入射角が同じであるが、互いに重ならないため、クロストークが発生しない。ホログラムが重なるエリアにおいて、参照光の入射角が異なるため、ホログラムの間にもクロストークが発生しない。したがって、本発明に係る角度－シフト多重方法に記載のホログラムはいずれも単独に再生することができ、該方法の記録フローを図１０に示す。上記ユニットのサイズは、２Ｄ×２Ｄ＝１ｍｍ×１ｍｍであり、記憶媒体において、ｘ方向及び／又はｙ方向に沿って複数の互いに重畳するユニットが存在し、重畳幅がＤ＝０．５ｍｍである。

【0054】

本発明は、参照光の入射角度を調整する方法及び装置をさらに提供する。本発明が高速角度変化機能を求めることを考慮し、音響光学変調器（ＡＯＤ）を使用して角度を変更することを提案する。ＡＯＤは、搬送波の振幅を変調することにより、搬送波及びサイドバンドで構成されるスペクトルを生成し、サイドバンドに対応する回折光、即ち参照ビームを生成することができる。その後、振幅変調信号の周波数を変更することにより角度を変更する。

【0055】

サイドバンドのスペクトルは、レンズＬ１の開口数（ＮＡ）によって決められ、数十ＭＨｚの帯域幅に達することができる。図１２は、ＡＯＤを利用して角度多重を実現する方法における多重回数に対する推定を示し、ＮＡ＝０．８５の対物レンズを使用すれば、多重回数が８００に達することができる。

【0056】

ホログラムの記録密度をさらに向上させるために、本発明は、クロスシフト多重方法を提供する。図１３に示すように、記憶媒体内にガイドスロットが設けられ、ガイドスロット内に初期位置マークが設けられ、記憶媒体は、マークを初期位置として、図１３の矢印（１）、（２）及び（３）の方向に沿って右へシフト多重を行う。媒体を少しずつ回転させ、毎回回転した後に初期位置マークを定位し、シフト多重記録を行う。記憶媒体と光ヘッドとの相対位置を変更すると、記録格子のベクトル方向と記憶媒体のシフト方向との夾角を変更することができ、（１）、（２）及び（３）の位置にシフト多重して得られたホログラムシーケンスのクロス角を５０度以上に設定することができ、このように、記憶媒体の表面全体に６回のクロスシフト多重を実現することができ、即ち多重回数が６倍になる。

【0057】

具体的に図１３の右側拡大図を参照し、該図から分かるように、矢印（１）は、記憶リングの径方向に沿う方向であり、該方向を１番目のｘ方向とし、ｘ１として定義し、記憶リング内側を開始点とし、矢印（１）の方向に沿って複数の記憶ユニットの重畳記録を実現し、各ユニットは、サイズが１ｍｍ×１ｍｍであり、重畳幅が０．５ｍｍであり、１００×８枚のホログラムを含み、８００枚のホログラムが１００×８のアレイで配列され、ｘ１方向のシフトステップ幅ｄｘ＝５μｍであり、ｘ１方向に垂直なｙ１方向のシフトステップ幅ｄｙ＝６２．５μｍであり、同じ行において、隣接する２枚のホログラムの記録参照光が等角度Δθ＝０．１度に変化し、隣接する２行のホログラムシーケンスの参照光開始角度の差が１０度である。

【0058】

矢印（１）の方向に沿って、記憶リングにより次のユニット行を内から外へ記録した後に、小さな角度回転させ、同じ開始位置に同じ方向矢印（１）に沿って継続して回転させてシフト多重を行い、矢印（１）の方向に沿って記録するのが一回りの記憶リングを使用し、即ち１回転するに至ったら停止する。

【0059】

そして、記憶媒体を矢印（２）の開始位置に移動させ、矢印（２）の開始位置、矢印（１）の開始位置及び円心がなす夾角が６０度であり、矢印（２）の方向に沿って、複数の記憶ユニットの重畳記録を実現し、記憶リングによって矢印（２）の方向に沿って内から外へ記録されたユニット行と矢印（１）に沿って記録されたユニット行とのクロス多重角度が６０度である。同様に、記憶媒体を小さな角度回転させ、同じ開始位置に同じ方向矢印（２）に沿って継続してシフト多重を行い、矢印（２）の方向に沿って記録するのが一回りの記憶リングを使用し、即ち１回転するに至ったら停止し、矢印（２）と矢印（１）の２つの方向のクロス多重を完了する。

【0060】

同様に、例えば、矢印（３）と前の２つの方向矢印（２）／矢印（１）とのクロス多重を実現することができ、６０度をクロス多重夾角とし、このように６回繰り返す。

【0061】

図１４は、本発明に係る、従来の角度多重記録可能な光学システムにおいて実現できる角度－シフト多重システムの構造の例である。図面に示す角度－シフト多重に基づくホログラフィック記憶装置は、レーザー１０を含み、光源としてのレーザー１０から射出された光がシャッタ２０及びアナモルフィックプリズム群４０を順に通過し、第１の偏光ビームスプリッタプリズム５１により参照光路及び信号光路に分割される。信号光は、第２のビーム拡大コリメータ１０２を通過して第２の偏光ビームスプリッタプリズム５２により空間光変調器１１０へ反射されて信号をロードし、第２の偏光ビームスプリッタプリズム５２を改めて通過し、リレーレンズ群１２０及び第１のフーリエレンズ１３１を順に通過してホログラフィックディスク１４０に到達する。参照光は、減衰器６０及び２分の１波長板７０を通過して第１の反射ミラー８１により反射され、次に音響光学変調器（ＡＯＭ）１６０又はガルバノミラーに入って角度が変調され、そして第２の反射ミラー８２及び第１のビーム拡大コリメータ１０１で構成されるコリメート構造によってビーム拡大コリメートされ、ホログラフィックディスク１４０に到達する。参照光と信号光は、媒体ステージが支持するホログラフィックディスク１４０で干渉が生じることによりホログラフィック記憶画像情報を形成し、上記音響光学変調器（ＡＯＭ）１６０又はガルバノミラーは、参照光の入射角度を制御することにより、参照光の入射角度と参照光の記憶媒体での書き込み位置とを１対１に対応させる。

【0062】

また、参照光を複数の等角度Δθに変化するサブビームに分割する格子と、書き込みごとに１つのサブビームのみを記憶媒体に照射するように制御する光ゲートスイッチとで構成されるビームスプリッタを採用してもよい。

【0063】

明らかに、本発明の上記実施例は、本発明の技術手段を明確に説明するための例に過ぎず、本発明の実施形態を制限することを意図するものではない。本発明の特許請求の範囲の精神及び原則内で行われるいかなる修正、同等置換、改善などは、いずれも本発明の特許請求の範囲の保護範囲内に含まれるべきである。

【符号の説明】

【0064】

１０： レーザー
２０： シャッタ（ＡＯＭ）
３０： 偏光板
４０： アナモルフィックプリズム群
５０： 偏光ビームスプリッタプリズム
５１： 第１の偏光ビームスプリッタプリズム
５２： 第２の偏光ビームスプリッタプリズム
６０： 減衰器
７０： ２分の１波長板
８０： 反射ミラー
８１： 第１の反射ミラー
８２： 第２の反射ミラー
９０： ガルバノミラー
１００： ビーム拡大コリメータ
１０１： 第１のビーム拡大コリメータ
１０２： 第２のビーム拡大コリメータ
１１０： 空間光変調器
１２０： リレーレンズ群
１３０： フーリエレンズ
１３１： 第１のフーリエレンズ
１３２： 第２のフーリエレンズ
１４０： ホログラフィックディスク
１５０： カメラ
１６０： 音響光学変調器（ＡＯＭ） ガルバノミラーで代わってもよい

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】