JPS6034754B2 - ホログラム記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は大量情報を高品質かつ高密度ホログラムの形態
で高速に記録し、高忠実度で再生するシステムに関する
。

特に本発明は、映像情報なかんずくＰＣＭ形式オーディ
オ信号の新規記録再生システムを提供するものである。
近年、レーザおよび関連諸技術の開発が進み、情報処理
の分野でも従来のエレクトロニクスを王体とした技術体
系に加えて、光学的手段が導入されてきている。

たとえば、ビデオ信号の記録再生方式において、従来磁
気テープを記録媒体としたＶＴＲシステムが王となって
いるが、最近では機械的カッティングによるビデオディ
スク方式とともにレーザビームの収束性を利用した光方
式のビデオディスクシステムが発表されるに至っており
、光メモリが高密度記録に適する点、また非接触、高速
読出可能である点などの優位性に注目が払われている。
また、同じ光メモリではあるが、ビット・バィ・ビット
記録ではなく、単位情報をひとまとめにコード変換して
記録するホログラムメモリも特別の利点を備えたものと
して有望視されている。さてビット・バィ・ビット方式
のビデオディスクでは、収束レンズのＦ数を１．０、光
波長を０．６ｒとして１ぴｂｉｔｓ／協程度の記録密度
を達成できる。この密度は光波の回折現象にもとづく限
界に極めて近い値であって、３０肌程度のディスクによ
って１時間以上のプレイバックが可能になるための必要
条件をなしている。一方、ホログラムメモ川こおいては
、多量情報を含む空気パターンを、単位ホログラムとし
て高密度に記録するためにフーリエ変換レンズと称され
る特別の素子を要し、このレンズはビットバィビット方
式で用いられる収束レンズに比べて構成がより複雑にな
る。そのためレンズのＦ数を１．０程度にすることには
相当の困難を伴う。また、コヒーレント照明されたパタ
ーン情報に付随する空間ノイズを抑圧するために情報拡
散手段が用いられ、前者のレンズ系の問題とあわせて記
録密度は０．５×１ぴｂｉｂ／桝程度が現実的なところ
とみられる。このような記録密度の単純な比較ではビッ
トノゞィビツト方式がや）有利であるが、高密度メモリ
システムでは２つの本質的問題が生じることを考慮しな
ければならない。第一は記録情報を乱すホコリ、キズの
存在であり、第二に記録された微細パターンを正確に読
出す機構の難易である。先にあげたビットバィビット方
式のビデオディスクでは１仏程度の凹凸をレーザピーム
で追跡するようになっており、クリーンルームで原板を
作成する過程においてもホコリや傷の影響をまぬがれが
た〈、また再生系に精密なトラッキングおよびフオーカ
シングの機構を必要とする。しかるに、一般のホログラ
ムメモリでは冗長性があり、また、信号再生系の構成に
おいてトラッキングとフオーカシングが極めて簡単であ
るばかりか、フーリエ変換ホログラムを用いることによ
って信号の同期をとることが非常に容易になる。

したがって、実験室ないしは特別の設備を要しない空間
で用いる再生システムとしては今後ホログラムメモリシ
ステムが圧倒的に有利になっていくものと考えられる。
しかしながら、かくの如き利点をそなえたホログラムメ
モリをオーディオないしビデオシステムに適用するに際
しての困難も少なくない。

以下においてはこれら問題点と対比させて本発明の核心
となる方法を説明する都合上、オーディオ信号をホログ
ラム列として記録する方法について先ず述べることにす
る。オーディオ信号は、オーケストラなどの第一次費源
で１００〜１２ＭＢの音域をもち、ホールの騒音レベル
１５〜２ＭＢを引いたダイナミックレインジは９０〜１
０ＭＢにもおよぶ。−方、テープレコーダやディスクレ
コードなどの第二次音源のダイナミックレィンジ６０〜
６的Ｂ程度で、第一次と第二次音源の間には３のＢ以上
の差がある。この差を縮めるために、テープやレコード
の材料、ピックアップや磁気ヘッドの改良、ミクシング
技術や音量圧縮伸張方式の適用、ＰＣＭ録音方式などが
研究されている。抜本的な性能向上には、ＰＣＭ方式が
本命視されているが、記録情報量が膨大になることから
、ＶＴＲシステムが用いられている現状であって、ディ
スクレコードへの適用にはビデオ記録と同様の困難を伴
う。いま４チャンネルオ−ディオ信号の高忠実度ＰＣＭ
記録を考えると、標本化周波数５０ＫＨｚ、１３ビット
／標本値、再生時間３０〜６び分として５×１び〜１び
ｏｂｊＧの容量を納めなければならない。さて、ホログ
ラムは基本的には時間的に変化しない空間パターンを対
象として記録が実行されるもので、時系列信号をホログ
ラムの形に変換するシステム構成には多くの制約が伴う
。最大の難点は、一方で記録される信号形態が時間的に
刻々変化するのに対し、他方で記録媒体が干渉縞に対し
て露光中静止していることが前提とされていることであ
る。すなわち、種々考えられるオーディオホログラム記
録系において、一般にある時間間隔の時系列信号を単位
ホログラムに対応させようとするとき、逐次記録される
各単位ホログラムの千渉綿が充分鮮明であるためには、
露光中記録媒体に対する干渉縞の移動距離が干渉縞間隔
の１／８程度に押えられる必要がある。そこで考えられ
た一つの解決策ではもともと一次元情報である時系列信
号を二次元空間パターンに展開して記録しようとする通
常のホログラム系には無理があるとして、一次元フーリ
エ変換ホログラムの形で信号記録を行ない、媒体の走行
（送り）方向とは直角な方向にのみ信号のフーリエ変換
パターンを記録してゆくことが試みられてきた。しかし
、一次元ホログラムは通常の二次元ホログラムとビット
／ゞィビット記録方式との中間的性質を有するものであ
り、時間軸方向にはビットバィビット方式と等価な記録
形態をとっている分だけ記録が容易になっているが、逆
にホログラムメモリ本来の特質がうすれ、利点も半減し
ている。円柱レンズ系によるシャープなフオーカシング
が困難（記録密度低下）および冗長性低下、同期機構も
ビットバィビット方式と同等に難しい。いま、時系列信
号を通常のホログラム記録系によって記録することが非
常に困難な事情を第１図の例によって示そう。

図において、レーザ光源１からの光東は光変調器２でペ
ージコンポーザ６の立上り特性およびディスク回転に同
期してＯＮ−ＯＦＦされ、対物レンズ３、ピンホール４
およびコリメートレンズ５からなるコリメート光学系で
拡大平行光東とされて、ページコンポーザ６を照射する
。ページコンポーザ６は参照光用の関口８と、情報構成
用開□７からなり、これらの透過光はフーリエ変換レン
ズ９によってディスク媒体１１上に集光されホログラム
１０を形成する。このとき、情報構成用開□７には、情
報拡散用の位相板が重ねられていて、ホログラム１０の
スペクトルを拡散して冗長性の高いホログラム記録を可
能にしている。また、集光レンズ８１が参照光源の閉口
８へ光途を収束している。ディスク媒体１１は、モータ
１２によって回転数Ｎ，で駆動され、さらに回転につれ
て、径方向へ送られる。同期用トラック１４上の同期符
号は、同期信号検出器１３で検出されて位相サーボに使
用される。したがって、ホログラムー川まうず巻状のト
ラック１５上に外周から内周へそのピッチをしだいに密
にして記録されることになる。前述したように、ホログ
ラム記録条件として、６／８以下のディスク回転（６：
干渉縞の最小間隔）を許容する場合、ディスク媒体１１
の回転数Ｎ，は、次式で与えられる。Ｎ，ミを・帯，志
（ｒｐｍ） ．・・．・・．・仙６＝入・／Ｓｉｎ○
・・・・・・・・・【２）ただし、
入，は光波長、８‘ま参照光と物体光のなす最大角度、
ｄ，はディスクの最外蓬、ｔｅｘｐは露光時間である。

露光時間ｔ則ｐは ｔｅＸｐニＤＨ１・ＤＨ２・Ｅｍ ……
…【３，刀ｏｌ・Ｐ，１ただし刀。

，は、光学系の効率、Ｐｌ．はしーザの出力、ＤＨ，×
ＤＨ２はホログラム面積、Ｅｍは感材の適正露光量で与
えられる。たとえば、入・＝０．４４２ム記録密度１び
ｂｉｔ／地、およびページコンポーザのビット数を１０
２４ｂｉｔとすると、ホログラムサイズＤＨ，×ＤＨ２
は０．１×０．１地となる。次に記録媒体として、フオ
トレジストＡＺ１３５０を使用するものとして、Ｅｍ＝
２４のＪ／柵、光学系の効率り。，＝０．１０およびＰ
１１＝７５のＷとすると、 ｔ則ｐニ３２０ｒＳ ８＝５０ｏ（ＦＩ〜１．２に相当） ｄ．＝２９仇奴と
すると、６ニ０．４２２仏／ｓｉｎ５０＝０．斑り肌よ
つて、Ｎ．ミ生２ここ・竹２９。

‐鞍。Ｘ．。−６：。ｏ・５ｒｐｍしたがって、ディス
ク一枚記録するに要する時間ＴＲ的はＴ■＝憂う争点．
‘４１ ただし、ｄ２はディスクの最内径、３Ｔ・ＤＨ，は、半
径方向のホ。

グラムピッチである。Ｂで＝１．１０１＝ｄ，／２とす
ると ２９０−１４５ Ｔ縦＝２ＸｕｏＸｏ‐，工声５＝７２飢ｒという、非常
に長いものになってしまう。

現実的な記録時間とするためには、露光時間の大幅な改
善が必要となる。本発明は、以上のような技術背景のも
とに二次元ホログラムの特質をそのまま保持したメモリ
を高密度に集積する形で時系列信号の記録論出を可能な
らしめるところに最大の特徴を有するものであって、■
時間的に連続した信号を不連続なひと組の空間パターン
に変換するページコンポーザ系および逆に空間パターン
として再生された光学像を光電変換して連続信号にもど
す固体イメージセンサ系からなる電気系と、■回転駆動
される記録媒体上に、本質的には静止系でなければ記録
できないホログラムを連続的に、しかも、実際的な時間
以内（ほゞリアルタイム）で記録する光学系を結合した
ものである。

以下本発明の詳細について図面とともに説明する。

第２図は本発明の原理図であり再回折光学系とホログラ
フイツクビームスプリツタからなるシステムを基礎とし
て、運動する記録画に対する干渉縞パターンの流れを完
全に補償する方式へ発展させたものである。

まず第２図においては、第１図で示したページコンポー
ザ６と同様のものが設定された関口面２３があるが、ペ
ージコンポーザの開口２４には拡散板はなく、その代り
に拡散板はあらかじめ別の系でフーリエ変換ホログラム
に記録され、そのホログラム２１がコヒーレント光東２
０で照射されている。したがって関口２４はフーリエ変
換レンズ２２を介して拡散板の再生像で照射されている
。また参照光源用閉口２５にはフーリエ変換レンズによ
って集光されたホログラム２１（ホログラフイツクビー
ムスプリッタ以下ＨＢＳと略称）からの０次回折光が収
束するので第１図の集光レンズ８１は不要である。すな
わち拡散板２１で分割された光東のうち０次光は参照光
となり、１次回折光がページコンポーザ照明光となって
、これらの光東はフーリエ変換レンズ２６を介してその
後側焦点面２７上でホログラムを形成する。このシステ
ムの特徴はホログラム面２７がＨＢＳ２ １の像面とな
っていることである。したがって、系は機械的な振動に
対して、通常のホログラム記録系に比して非常に安定で
あり、光源のコヒーレンス条件（単色性、広がり）の如
何にかかわらず鮮明な干渉縞を与えることができる。（
Ｊ．Ｏｐｔ、Ｓｏｃ ６４（１９７４）１５０７、Ａｐ
ｐｌ、Ｏｐｔ１４（１９７５）１０９３）。さてそのよ
うな点を別にすれば第２図のシステムは静止系において
は通常のホログラム記録系と見掛上大差がないのである
が、これを回転系において考えると顕著な差が生じるの
であって本発明の第一の核心はここにある。

いま日既２１がある一点を中心に回転運動を行なうと、
その像は前記回転中心の共役点を中心とした回転運動を
行なう。ただし結像倍率は−１となっているから速度ベ
クトルの接線方向は互いに逆方向になる。そこでホログ
ラム記録面を前記回転運動に同期して露光すれば、干渉
縞の流れは生じず、鮮明なホログラムが記録できること
になる。第３図は以上のような原理を用いた本発明の実
施例の一つを示しており、ディスク状感光媒体３７にう
ず巻き状にホログラム列３２０が連続的に記録される光
学系となっている。

同一拡散板のフーリェホｏグラムを逐次記録した日報の
列を形成するＨＢＳディスク３２（日斑Ｄと略す）とべ
‐ジコンポーザ３５とホログラム記録用ディスク（ＨＲ
Ｄと略す）３７は、フーリエ変換レンズ３４とフーリエ
変換レンズ３６を介して、再回折系を構成している。Ｈ
ＢＳＤ３２は、たとえば第１図において、ページコンポ
ｍザ６を参照光開口８と位相板７のみからなるマスクで
置き換え、これを入力像としてそのフーリエ変換ホログ
ラムをフーリエ変換レンズ９でディスク媒体１１に記録
したものであって、ディスクの回転数Ｎ，を一定とする
と、日茂列は第４図のような配列となる。

レーザ３０から出射された光束は、光変調器３１によっ
て、１／０の強度変調された日既の再生光東３００とな
る。

再生光東３００は、Ｈ斑Ｄ３２上のＨＢＳを照射し、回
折された０次光および１次光は、それぞれ、フーリエ変
換レンズ３４によってフーリエ変換され、ページコンポ
ーザ３５上の参照光関口３５０と情報構成用開口３４０
上に再生像を結像する。ページコンポーザ３５は入力デ
ータに応じて、位相板再生像の振幅分布を情報構成開□
３４０で変調し、フーリエ変換レンズ３６で再び、ホロ
グラムをディスク媒体３７上に作成する。ＨＢＳＤ３２
とＨＲＤ３７とは、それぞれモータ３３および３８で同
期して同一方向に回転しながら、ディスクの怪方向へ同
一速度で逆方向へ送られて、うず巻き状トラックにホロ
グラムを記録するようになっている。光変調器３１とペ
ージコンポーザ３５とＨＢＳＤ３２の間のタイミングは
、第５図に示されるようになっている。第５図ｃはホロ
グラム日母Ｄの再生状態を示している。円形の再生光３
００が第５図ａに示すパルス間隔ｔｅＸｐだけオンにな
ってディスク上を走査する様子を示している。ハッチン
グの入っている長さＤＨ２×高さＤＨ，の矩形部分は、
クロストークの生じないホログラム部分を示している。
ハッチングの入っていない長さ（ＢＨ‐１）ＤＨ２×高
さＤＨ，の矩形部分は、ホログラム再生時、となりのホ
ログラムから生じるクロストークを発生する部分を示し
ている。すなわち、ＨＢＳＤ３２上のＨＢＳは、第５図
に示されるように、ピッチＰＨ２、ホログラムのトラッ
ク方向の大きさＤＨ２で配されている。ただし、日既Ｄ
３２の回転数Ｎ，が一定とすると、ピッチＰＨ２は可変
であって、最内周ｄ２上でのＨＢＳ間のクロストークの
量で下限が決定される。この図では、ホログラムサイズ
をＤＨ，（径方向）×ＤＨ２（トラック方向）なる矩形
とし、再生光３００を円形としている。ＨＢＳの再生時
間、すなわち、ホログラムの露光時間ｔｅｘｐは、日斑
間に再生光３００がオバーラッブする際のクロストーク
量によって制限される（記録媒体の感度等によっても制
限をうけることはもちろんである）。一方、ページコン
ポーザ３５の情報構成時間、すなわち、立上り時間ｔｒ
と立下り時間ｔｒとの和を（ｔｒ＋ｔｆ）とすれば、１
つのホログラムの記録に用する時間ｔＲＭはｔＲ的ニｔ
ｅＸｐ十ｔｒ十ｔｆ ………■となる。

したがって、光変調器３１で変調された再生光３００は
、第５図ａのように時間ｔｅｘｐの間のみ、ＯＮとなっ
てホログラムの露光を行なつｏまた、ｔｅｘｐは、第５
図において、Ｐ一２＝ＢＨ●ＤＫ２および再生光３００
が、ＨＢＳからはみ出す量をｋＤＨ２とすると（ｋの値
がＨＢＳ間のストロークの量を決める）松＝券ｔＲｅＣ
．・・．・・．・・【６）となる。

第５図は、ｋ＝１／４ ８Ｈ＝１．２５の場合を示して
いる。また媒体から要求される露光時間ｔｅｘｐは【３
｝式で与えられるから、‘３１式または【６１式の内で
より小さな方で、ｔｅｘｐが決まることになる。ところ
で、第５図においてホログラム記録時間ｔＲ的の間にデ
ィスクを移動する距離ＰＨ２（＝８日・ＤＨ２）は、デ
ィスクの速度をＶとして次式で与えられる。

ｔＲ的・Ｖニ８Ｈ●ＤＨ２ ディスクの速度Ｖは、回転数をＮ，、最内ディスク直径
をもとしてＶ＝（Ｎ，／６０）・ｍも で与えられる。

上記の２式よりホログラム記録時間ｔＲ的はｔ畑：Ａら
Ｄ舵＝（譜）（２３岸羊舵）となる。

また、ディスクの回転数Ｎ，は、 Ｎ，＝（渋）（２続三２） ・肌．・【７’で与えら
れる。

ＨＢＳＤ３２を使用しない場合と同じ数値を用いてＨＢ
ＳＤの効果を計算してみよう。

■式よりり。

，＝０．１とすると、ｔ既ｐ＝。

‐〇穿きき袋；害毒旨１ぴ＝３２０仏Ｓ一方、ページコ
ンポーザの情報構成時間をたとえば１．５のＳｅＣして
、ｔＲ的３２のｓとすると、 ＮＩ：２×等。

−３×２×・‐２５×。‐１：８‐２３ｐｍ汀Ｘ２９０
したがって、ディスクを一枚記録するに要する時間は、
Ｔ船＝２隻≧言責舎害８‐義三３１‐水ｒと非常に改善
される。

日斑Ｄ３２とＨＲＤ３７との回転数を許容差△Ｎ，は、
次のようになる。

すなわち、蚤ｄのディスクの周速度ＶはＶ刊ｄ裏
側側 で与えられるから、たとえば、ＨＢＳＤ３２の回転数Ｎ
，に対してＨＲＤ３７の回転数がＮ．十△Ｎ，と△Ｎ，
だけ変動した場合、‘８１式は△ｖ＝Ｍ器 ．・・
．・・．・側 となって、ホログラム露光時間ｔｅｘｐの間に、ＨＲＤ
３７は、（ｔｅｘｐ・△Ｖ）だけ相対的にずれることに
なる。

この場合でも、良好なホログラム記録が出来るためには
、ｔｌ｝式と同様にｔ批ｐ‐△Ｖミさ ………ｏ
Ｑ が、成立しなければならない。

すなわち、許容されるディスクの回転数変動は、△Ｎ，
′Ｎ，＝を（老億）（亨） 岬・・側となる。

たとえば、６＝入．／ｓｉｎ８＝０．４４２ムノｓｉｎ
５００ ニ０．５８〃の、ｄこ２９仇舷、Ｎ，ニ８．２
３ｐｍ、ｔｅＸｐ＝３２０仏ｓとすると、△Ｎ， ０．
６８×ｌｏ‐３ ６０ １Ｎ，一
８ ｍｘ２９０×８．２３ ３２０×ｌｏ
‐６＝０．１８％となり、これは、比較的容易に実用出
釆るワウ・フラッタの値である。

ここにおいて、日斑Ｄ３２の作成に二ま１式の制限があ
るがＨＢＳＤ３２の作成時には、位相板のホログラムを
作ればよいわけであるから、第６図に示す通常のホログ
ラム記録系において、位相板６２と参照光関口６１とを
、平行平面光東６０で照明し、ＦＴＬ６３でホログラム
６４を作成して、これを、第７図の日茂Ｄ記録光学系で
使用すれば、光学系の効率り。

，凶１００％で、記録が可能となる。すなわち、第７図
において、第６図において準備したホログラム６４を、
ＨＢＳ７３として利用する。レーザ光源７０の出射光東
は、光変調器７１によって日斑Ｄ７７のモータ７８と同
期してＯＮ−ＯＦＦする再生光東７２となる。再生光東
７２によって照射されたＨＢＳ７３は、ＦＴＬ７４によ
って、再生像面７５に、参照光と位相板との再生像７０
０および７１０を生じ、これから、再びＦＴＬ７６によ
って、フーリエ変換し、日斑Ｄ７７上に、ＨＢＳ列を作
成する。この場合、ＨＢＳ７３は、記録媒体の記録条件
処理条件、材料の種類、ホログラムの干渉縞の厚み（い
わゆる厚いホログラムすなわち体積ホログラム）などを
選択することによって、その回折効率を制御して、参照
光対物体光の強度比を容易に設定出来るから、レーザ７
０からの出力のロスなしで、良好な記録条件を設定でき
ることになる。

よって、ＨＢＳＤの作成を要する記録時間は、｛１）式
において、り。，＝１００％として求められ、ＴＲ的＝
４１．曲ｒとなる。

もちろん日欧Ｄはたゞ一回のみ記録すればよいから、こ
の時間は実際に音声信号を記録するに要する時間とは無
関係である。第８図は、本発明の第２の実施例であって
、ＨＢＳＤの記録時間を減少させるために、日斑を一周
のみ作成したものをＨＢＳＤとして使用した例であって
、レーザ８０から出射された光東は、光変調器８１によ
って１／０の強度変調されたＨＢＳの再生光束８２とな
る。

再生光東８２は、日既Ｄ８３上のＨＢＳを照射し、回折
された０次光および１次光は、それぞれＦＴＬ，８５に
よって、フーリエ変換されて、ページコンポーザ８６上
の参照光開口８１０と情報構成用閉口８２０上にＨＢＳ
の再生像を結像する。ページコンポーザ８６は、入力デ
ータに応じて位相板再生像の振幅分布を情報構成開口８
２０で変調し、ＦＴＬ２８７で再びフーリエ変換して、
ＨＲＤ８８上へ、うず巻き状にホログラム８３０を記録
する。ＨＢＳＤ８３には、ディスクの有効記録領域、最
外蓬ｄ，と最内径ｄ２、の中心、すなわち、ｄｏ＝（ｄ
，十も）／２の径で、ＨＢＳが一周記録されている。日
聡Ｄ８３とＨＲＤ８７は、それぞれモータ８４と８９に
よって同期して駆動されており、その回転方向は同一で
ある。ＨＢＳＤの直線運動が省かれているので、その分
だけ機構が簡単になる。記録トラック数が少ないときは
この方式で充分鮮明なホログラムを記録できる。以上の
方法は部分的補償方法であって、このときのディスクの
回転数Ｎ，はｄ，＝２も、ｄｏ＝３／４ｄ，として１
６０ Ｎ，ヂ・Ｓ両・布・士〔ｒｐｍ〕・・・…（１２）で与
えられ、｛１）式と比較して、４倍のＳｐｅｅｄｕｐが
可能である。

第９図は、本発明の第３の実施例であって、移動する記
録媒体が、テープ状形態の場合の例を示す。

エンドレステープに日斑９６を記録したホログラフィツ
クビームスプリツタテープ（以下ＨＢＳＴと略す）９５
は、キャプスタン群９７，９８，９９，９０川こよって
、速度Ｖで送られている。レーザ光源９０から出射した
光東は、光変調器９１によって、スイッチングされ、ミ
ラー９２，９３によって、日母９６の再生光東９４とな
る。再生光束９４は、日既Ｔ９５と、ページコンボーザ
９２０およびホログラム記録テープ（以下ＨＲＴと略す
）９４０とが同期して記録出来るよう光変調器９１によ
って、強度変調される。ＨＢＳ９６より回折された０次
光及び１次光はＦＴＬ，９１０で、フーリエ変換され、
ページコンポーザ９２０の参照光関口９９２と情報構成
用開□９９３上にＨＢＳの再生像を結像する。ページコ
ンポーザ９２０は、入力デー外こ応じて位相板再生像の
振幅分布又は位相分布を情報構成関口９９３で変調しＦ
ＴＬ９３０で再度フーリエ変換してＨＲＴ９４０上に、
順次ホログラムを記録する。ＨＲＴ９４０は、テープガ
イド９５０で案内され、供給リール９８０からキャプス
タン９６０，９７０‘こよって巻取りール９９０へ速度
Ｖで送られる。ＨＢＳＤ９５とＨＲＴ９４川ま、同期し
て逆方向へ送られてゆく。本方式によれば、ディスク方
式よりはるかに多量のデータが記録可能であって、しか
も高速に通常のビット・バイ・ビット記録と同様の速度
で記録出来る。

しかもＨＢＳＴ９５はエンドレステープとすれば、収容
すべきＨＢＳもわずかの数でよく、ＨＢＳＴ９５の作成
時間が非常に短か〈てすむ。第１０図は、本発明によっ
て作成したＨＲＤの再生光学系の一例である。

レーザ光源１００から出射した光東１１０はビーム整形
レンズ１２０で、所定の形状のビーム１４０をトラッキ
ング用ミラー１３０上に結像する。トラツキング用ミラ
ー１３０１こよって角度偏向された再生光東１９１はト
ラッキング用ミラー１３０を前側焦点面とするコリメー
トレンズ１５０１こよって、平行移動する再生光東１９
２となる。コリメートレンズ１５０の後側焦点面におか
れたＨＲＤ１６０は、再生光東１９２によって回折され
、ＦＴＬ２１ ８０‘こよって、フーリエ変換されて、
参照光の再生像１９３とページコンポーザによって入力
された入力情報パターンの再生像１９４が再生される。
入力情報パターン１９４は、固体イメージセンサ１９０
によって光電変換される。もちろん、後で詳述するよう
に、ＨＲＤ１ ６０１ま、偏心があるために、再生像の
強さが最大となるようにトラッキングミラー１３川こよ
って、ＨＲＤ１６０の径万向にトラッキングをかける必
要があり、しかも、再生された入力情報パターン１９４
から一定のクロックでデータを出力するために、ＨＲＤ
１６０の駆動モータ１７０の回転数Ｎ２はサーボがかけ
られる。しかしながら、その精度は、ホログラムサイズ
オーダでよく、しかもフオーカシングは不必要である。
以上のようにして、ＨＲＤ１６０は各ホログラムから入
力情報パターンが再生され、ＨＲＤ１６０は回転につれ
て、蓬方向へ送られて、次々とホログラムを読み出すこ
とになる。

次に、再回折光学系を使用した場合の記録密度について
述べよう。

まず、フーリエ変換ホログラムの記録再生系に使用する
レーザ光源およびフ−リェ変換レンズの光波長を＾，、
＾２ 、焦点距離を、ｆ，、ｒ２、ＦナンバーをＦ．、
Ｆ２とすると、位相板のサンプリングピッチをＰのとす
ると再生像のそれはＰｄ２となって、Ｐｄ２＝Ｍ・Ｐｄ
． ………（１３）で与えられる。

ここで、Ｍは再生倍率であってＭ＝洋 ・肌．・
（１４）である。

サンプリング点の数をｎｐ×ｎｐとすると、ｆ，
．．．．．．．．．（１５）Ｐｄ・＝松かｐ
Ｆ，ｆ， ．．．．．．．．．（１６）
Ｐｄ２＝松かｐＦ２となるから、（１３）式へ（１４）
、（１５）、（１６）式を代入して＾．Ｆ，＝＾２Ｆ２
・・・・・・・・・（１７）という関係
が与えられる。

第１１図は、再回折光学系でとりうる参照光と情報構成
関口の位置関係を示している。

そこで４つの場合について述べる。■ 第１１図ａはｎ
ｐｘｎｐｂｉｔｓなる情報構成関口１ １ ２０と参照
光閉口１ １ １ ０がＦＴＬの有効径１１００内に内
接した場合を示している。

このとき、Ｐｄ．令（寺〉壬 ‐‐…‐‐‐‐く１８
）ホログラムサイズはＤＨ＝２毒音＝貴￥小ｎｐ・・・
‐‐・‐．・（１９）で与えられる。

６ｄＰｄ，は、単位閉口の大きさを表わす。

したがって、記録密度はＤＢ，は ｏＢ，＝料（２入；）２ ・・・・．・・．・（２０
）すなわち、この場合の（１７）式に相当する式は１．
５０入，Ｆ，＝入２Ｆ２ ・・．．．．．．．
（２１）となる。

■ 同様に、第１１図ｂは、情報構成関口１１４０の面
積を、ＦＴＬの有効径１１３０内で、参照光開〇１１５
０を、ディストーション光成分が、分離可能な条件下で
最大とした場合を示している。

この場合、単位閉口を矩形として、ｎｐ，×ｎｐ２ｂｉ
ｔｓで構成されていると考えると、Ｐｄ．＝夫（手）ｎ
三． ・・・‐…‐‐（２２）＝旨（青・）ｎ章２
‐‐‐‐…‐‐（２３）ホログラムサイズは、２ ＤＨ＝万よ（机Ｆ・）帆‐…‐．・・・（２４）よって
、記録密度ＤＢ２はＤＢ２＝器（２入手，）２ ・・
・・．・・．・（２５）となる。

又、波長と、Ｆナンバの関係は，．〇６入ＩＦＩ＝＾２
Ｆ２ ．．．．．．．．．（２６）となる。

■ 第１１図ｃは、第１１図ｂの場合、情報構成閉口１
１７０の単位閉口１１８０の形状と参照光関口１１６０
とを一致させることによって、所定の大きさのホログラ
ムを、その他の補助手段ないこ記録媒体上に形成し、同
時に、参照光と物体光とを非常に良好な精度で重ね合わ
せられる。

情報構成開口１１７０を２×ｎｐ，ビットで穣成すると
、Ｐｄ．＝多もｎ三． …．・‐・‐・（２７）Ｐｄ
２＝誌（台〉（＝Ｄ２） ‐‐‐‐‐‐‐‐‐（２８）
ホログラムサイズはｏＨ，＝先左（机Ｆ・）帆 ．・・
．・・（２９）ＤＨ２＝空（２〜Ｆ・〉 ‐‐‐‐‐
‐‐‐‐（３０）よって、記録密度Ｄ８３はＤＢ３＝議
（れ三Ｆ，）２ ・・・・…．・（３１）となり、１
．○９＾・ＦＩ＝入２Ｆ２ ．．．．．．
．．．（３２）が成立する。

■ 一方、通常の参照光とＦＴＵこ入射しない方法によ
ると、記録密度ＤＢ３はｏ８４＝年（２入を）２ ・
…．・・．・（３３）となる。

また、（１２）式が成立する。通常、再生系においては
、コストが大きなフアクタをしめるため、安価で安定な
Ｈｅ−Ｎｅレーザの使用量が望ましい。

すなわち、ホログラムの記録と再生では、同一波長が使
用出来ないのが普通である。レンズフーリエ変換ホログ
ラム系は光波長によって倍率Ｍは変化するが、無収差で
原理上、記録再生出来るという特徴があるため、結果的
に再回折系においても、その記録密度に、大きな差が生
じないわけである。すなわち、＾，工０．４４２仏、入
２ ＝０．６３３仏 ｄ，＝２ ｄ２＝２９＆吻、ディ
スク回転数一定 ８ｄ＝１．０の条件で、ＦＴＬの設計
上の観点からＦ，、Ｆ２２１．０という制約のもとに、
記録容量を求めると、下表のようになる。

記録容量の比較 渋１ 平均記録密度 ｘ２ ４ｃｈ信号を、５０ＫＨｚで標本化し、１３ビッ
トで符号化したときの値上表から判かるように、同一波
長で記録再生した場合は、方式■は方式■の１／２．２
５となるはずであるが、入２／入，＝１．４３の関係か
ら、１／１．１に減少するにすぎない。

ページコンポーザは、第１２図に示されるような構成で
ある。

ここでは、ネマチック液晶の電気光学効果を用いた液晶
マトリックスの例を示した。液晶１２４０は、マィラー
スベーサ１２３０を介して、×透明電極１２１０の蒸着
されたガラス基板１２２０とＹ透明電極１２６０を蒸着
したガラス基板１２５０から構成され、液晶の蓄積時間
内に全ビットをアドレスして駆動すれば、一画面を構成
出来るわけである。しかしながら、現在の技術レベルか
らは、２次元構成のページコンポーザは実現が非常に困
難であって、各種の材料、たとえば、ＰＬＺＴ、液晶Ｇ
ｄ（Ｍｏｏ４）３、Ｐｂぶたの，，など、で試みられて
いるが、１０２４ビット程度の実用的なものは、ほとん
どない。

一方一次元ページコンポーザはＰ山Ｔ、ＤＫＤＰなどの
複屈折材料で比較的容易に実現出来る。第１３図は情報
構成体の一実施例で、ＰＬＺＴを用いた１次元ページコ
ンポーザの外観構成図である。

Ｐ山Ｔ１３００はたとえば０．１２７脚の厚さに光学研
摩され、片面に電極１３１０，１３４０が蒸着されてい
る。

入射光は情報構成用開□１３２０，１３５０を透過する
とき電極１３１０，１３４０の両隣りの電極に印加され
る電圧差によって位相差の遅れを生じる。たとえば情報
入力“１”に対しては入射光は位相差ｍ／２、“０”に
対しては位相差０というように変調される。このためホ
ログラム記録面で情報入力“１”、“０”が干渉縞の変
化として記録される。着目する情報入口閉口１３２０，
１３５０の両隣りの電極には、入力データの隣り合うビ
ットの非他的論理和をとって、その出力を電圧に変換し
て印加される。第１３図ａは１列の、第１３図ｂは２列
のページコンポーザの図である。

ホログラム１３３０，１３６川まそれぞれ対応するホロ
グラムサイズを示している。第１３図ｂの構成は、ホロ
グラム１３６０の縦横比がホログラム１３３０の１／２
であるから再生光東の整形、トラツキングを容易とする
ものである。現在、ＰはＴを用いた一次元ページコンポ
ーザは、９／６５／３坪ＬＺＴセラミックスの場合、そ
の厚さを０．１２７肌、電極の幅７６２一 Ｄ，：５０
．８仏、Ｄ２＝２肋、第１ ３図ａのページコンポーザ
のビット数をｎｐ，＝２５６ビットの構造で、立上り時
間ｔｒ＝１４仏ｓ、立下り時間ｔｆ＝４〆ｓ、コントラ
スト比２００：１（電圧１２肌の場合）がえられており
、寿命も１びｏサイクル以上と、非常に良好な特性を示
している。

次に本発明をオーディオ信号の高性能ＰＣＭ記録に応用
した場合の実施例を示す。

第１４図は、４ｃｈ、オーディオ信号のＰＣＭ信号をホ
ログラフィックに、ディスク媒体へ記録するための一実
施例を示す。

以下図面にしたがって動作を説明する。４ｃｈ、オーデ
ィオ源１ ４２７はＰＣＭ録音機１４２８に記録される
。

このとき、ＰＣＭ録音機１４２８にはディスク装置１４
３１のディスク容量を１単位として、順次ＰＣＭ信号が
録音される。マスタクロック発生器１４２９の出力は、
制御回路１４３２へ加えられ、制御回路１４３２からの
各出力によって、ＰＣＭ録音機１４２８、ディスク装置
１４３１、バッファメモリー４３３およびページコンポ
ーザドライバ１４３６のタイミングを制御している。Ｐ
ＣＭ録音機１４２８から再生されたＰＣＭ信号は、断続
的にディスク装置１４３１へ転送され、ディスク装置１
４３１の出力は、バッファメモリ１４３３を介して、ペ
ージコンポーザドライバ１４３６のページコンポーザの
ビット数に応じて入力され、ページコンポーザ１４１６
の情報構成開□１４１８のそれぞれを駆動する。ここで
、図のＳ，，Ｓ２は、第１６図で詳説する同期ビットで
ある。ページコンポーザ１４１６は、参照光開□１４１
７と情報構成開ロー４１８からなり、日既Ｄ１４１４に
記録された日既トラック１４４１の一つのＨＢＳからＦ
ＴＬ１４１５を通して再生された参照光と位相板の像が
それぞれに、結像する。

ページコンポーザ１４１６の情報構成開○１４１８は、
ページコンポーザドライバ１４３６からの駆動信号によ
って、各閉口に対応する位相板の位相要素領域像を振幅
変調もしくは位相変調する。このとき、ページコンポー
ザ１ ４ １ ６とＨＢＳＤ１ ４１４からの位相板の
再生像とのタイミング関係は、第５図のように同期する
必要がある。ここでは、ＨＢＳＤ１ ４ １ ４のＨＢ
Ｓトラック１ ４４１を照射する再生光東１４１２の反
射光束１４２５をフオトディテクタ１４１３で受光し、
同期検出回路１４２６で増幅整形し、位相サーボ回路１
４３５へ印加している。

日斑Ｄ１４１４は、マスタクロツク１４２９をカウンタ
１４３０でカウントダウンした基準パルスによって位相
サーボがかけられる。すなわち、カウンタ１４３０の出
力と、同期検出回路１４２６の出力とが、位相サーボ回
路１４３５に加えられ位相誤差出力をモータドラィバ１
４３８で増幅してモータ１４４０を駆動する。カウンタ
１４３０の出力である基準パルスは、光変調器ドライバ
１４４４によって光変調器１４１１を駆動すると共に、
ページコンポーザ１４１６の同期もとるわけである。こ
のとき、光変調器１４１１は、ホログラムを露光する時
に１００％オンになるが、それ以外はＨＲＤ１４２０の
記録媒体が露光しない程度で、フオトディテクタ１４２
５が動作する程度の光量が出力されるようにセットされ
ている。このようにして、ページコンポーザ１４１６に
よって変調された位相板の再生像と参照光とは、ＦＴＬ
２１４１９でフーリエ変換されて、ＨＲＤ１４２０上に
ホログラム記録される。当然のことながら第３図で説明
したようにＨＲＤ１４２０は、ＨＢＳＤ１４１４と同期
して、同一方向に回転している。ここでは同期する手段
として、同期ビット用トラック１４４３とフオトランジ
ス夕と発光ダイオードを組合せたような同期検出器１４
２２とを用いた一例を示す。同期検出器１４２２からの
出力は同期検出回路１４３９でパルス化され、カウンタ
ー４３０の基準パルスと位相サーボ回路１４３５で位相
比較され、その位相誤差信号がモータドラィバ１４３７
で増幅後モーター４２１を駆動する。なお、モ−夕１４
２１の回転制御は必らずしも必要ではない。以上述べた
ように、連続信号である４ｃｈ、オーディオ信号は、Ｐ
ＣＭ録音機、ディスク装置、バッファメモリおよびペー
ジコンポーザの構成によって、時間的に断続する空間パ
ターンに変換され、ＦＴＬ１４１５とＦＴＬ２１４１９
とによって構成される再回折光学系で位相板のホログラ
ムをビームスプリッタとして記録したＨＢＳＤ１４１４
を入力とし、これと同方向に同期して回転するＨＲＤ１
４２０を出力として、ホログラムの干渉縞を記録面に対
して相対的に静止ならしめている。第１４図ではＦＴＬ
とＦＴＬ２は「それぞれｆ・なる焦点距離をもち、図の
ような位置関係にあるが、それぞれの焦点距離が異なっ
てもよいのはもちろんである。第１４図において、レー
ザ光源としてＨｅ−Ｃｄレーザを用いるとして、出力Ｐ
，．＝７５肌Ｗ レーザ波長＾，＝０．４２２仏、ＦＴ
Ｌの焦点距離ｆ，＝７０肌、ＦナンバＦ，＝１．３１と
すると、第１１図ｃおよび第１３図ｂのような、ページ
コンポーザの構成をとると、ｎｐ，＝３沙ｊｔ ｎｐ２
＝沙ｉｔとして、（２７）、（２８）式からＰｄ，：１
．４仇舷、Ｐの：８．比協 Ｂｄ＝０．７とすると、ホログラムの大きさは（２９）
、（３０）式から、ＤＨＩニ６３ｒの ＤＨ２ニ８仏の となる。

フオトレジストにＡＺ１ ３５０を使用すると、ＨＢＳ
Ｄの記録の場合（第７図参照）、り。，＝１００％、８
＝３９０ 、ｄ，＝２９仇肋（Ｆ，〜１．３１に相当）
として ｔ鰍ｐ＝１．６０仏Ｓ、Ｎ，ニ４．５８ｐｍしたがって
、ＨＢＳＤの記録時間は、‘４｝式よりＴＲ的＝３．雛
時間となる。

このときの△Ｎ，／Ｎ，＝５％である。

次に、ＨＲＤの記録の場合（第１４図参照）り。

，＝１０％、ａ＝３００、ｄ，＝２９仇帆としてｔｅＸ
ｐニ１６，。ｒＳＰＬＺＴをページコンポーザとして用
いることとして、ｔｒ＋ｔｆ＝１００仏ｓとすると、ｔ
Ｒ的＝１１６仏ｓ、ｋ＝８．６％、Ｎ，＝１１．３５ｒ
ｐｍしたがって、ＨＲＤの記録時間は、‘４）式よりＴ
Ｒ的＝１．３斑寺間 となり、本補償記録方式を用いないときに比して１針音
の時間短縮となる。

すなわち、補償なしでは、２錨時間程度の記録時間が必
要である。このときの記録容量Ｃは、ページコンポーザ
の２×３２ビットのＰＣＭ信号に割り当てるとして、１
４５ Ｃ＝２×３２×．・．岸Ｘ毛髪亭。

‐３×２×．‐２５×６３×・ｏ−３＝３‐〇５×１ぴ
ビットとなる。したがって４ｃｈ、オーディオ信号を、
４弧Ｈｚで標本化し１３ビットで量子化するとして、再
生時間Ｔｐは３．４７×１ぴ Ｔｐ＝４×１３Ｘ４５×・ぴ＝２２分 となる。

再生時間Ｔｐの長時間化は、高性能の帯城制限位相板の
使用および、８ｄ、ＰＨ、８Ｔを１．０に近づけること
によって３倍程度のアップが可能である。

第１５図は、第４図の記録系で作成されたＨＲＤを、そ
のまま、もしくは、コピーしたデイスクを再生する装置
の一実施例である。

第１５図にしたがってその動作を以下に説明する。一定
速度Ｎ２で回転しているＨＲＤ１５１７には、ページコ
ンポーザのホログラムがトラック１５１８上に多数記録
されており、読出光東１５１６で照射されている。

ディスクは一般に１００山肌程度の偏心をもつため、再
生用レーザ光源１５００の出射光東は、ホログラムの形
状に合わせて、ビーム整形するビーム整形用レンズ１５
１１で整形された光東１５１２を、トラッキングミラー
１５１３で角度偏向し、トラッキングミラー１５１３を
前側焦点面、ＨＲＤを後側焦点面とするコリメートレン
ズ１５１５によって、光軸に平行な移動に変換し、ホロ
グラムの再生ビット数の一部を光電変換して、これをト
ラッキング信号としてトラツキングをかけている。ペー
ジコンポーザとして、第１４図のような長方形情報構成
開□をもつ場合は、ホログラムの形も長方形となるため
、読出光東１５１６は、ビーム整形用レンズ１５１１と
してシリンドリカルレンズを用いて、ビーム整形が行な
われる。

第１４図の数値例の場合、Ｄ，一，＝６５ム、ＤＨ２＝
６山というホログラムに対応して、ビーム整形が行なわ
れるわけである。一方、進歩の著しい半導体レーザは、
小型、直接光変調可能、安価、高効率、大出力などから
、このような再生装置の再生用レーザとして最適と考え
られている。

しかしながら、その出力ビームパターン形状が非常に偏
平であることから、光通信や通常のビットバィビット記
録再生システムには、そのま）では効率よく使用できず
、整合光学系を必要としているが、本発明の実施例のご
とき、ホログラムの再生には、偏平光東をそのま）利用
出来て好都合である。第１８図は、半導体レーザを再生
光源としたＨＲＤからのホログラム議出し部分を示して
いる。

半導体レーザ１８００の活性層１８１０からの出射ビー
ムは、結像レンズ１８２０によって、ＨＲＤ１ ８５０
上に活性層１ ８ １ ０を結像する。

このとき、ＨＲＤ１８５０と結像レンズ１８２０の中間
に設けられたトラツキングミラー１８３０によって、Ｈ
ＲＤ１８５０上に記録されたホログラムのトラック１８
６０から、最良の状態でホログラムが再生されるように
、読出光束１８４０を制御する。活性層１８１０での発
光領域は１仏×１５〃程度であるから、発振波長を０．
８仏として、その拡がり角は、数１ｏｏ×数。となる。
結像レンズ１８２０と、半導体レーザ１８００およびＨ
ＲＤ１ ８５０との間の距離を第１ ８図のように、ａ
，ｂとすると、謙出光東１８４０‘ま活性層１８１０の
ｂ／ａ倍に拡大される。したがって、第１５図の如き、
ビーム整形レンズを用いることなくａ／ｂを適当に選ぶ
ことによって高効率で偏平率の高い読出光東を作ること
が出来る。謙出光東１５１６で照射されたホログラムか
らの回折光は、ＦＴＬ１５２０でフーリエ変換され、固
体イメージセンサ１５２１上に再生ビット像を結ぶ。

ここでは、固体イメージセンサ１５２１に、自己走査型
ＭＯＳイメージセンサを用いた例を示しているが、ＢＢ
Ｄ、ＣＣＤのような固体イメージセンサの使用も可能で
ある。固体イメージセンサ１５２１の駆動検出回路系は
、センサの走査速度に等しい周波数ｆｃをもつマスタク
ロック（ＣＰ）発振器１５３５、スタートパルス（ＳＰ
）発生用カウンタ１６３４、４相クロックパルス発生器
１５３３及びＭＯＳドライバ１５３２，１５３６で構成
されており、それぞれ、ドライブ信号１５２４，１５２
５として固定イメージセンサ１５２１に印加され固体イ
メージセンサ１５２１からの２本の出力（ビデオ出力Ｖ
Ｓおよびノイズ出力ＮＳ）１５２６は、それぞれ差動増
幅器１５３９のィンバータ入力端子およびノンインバー
タ入力端子に同じゲインで差動増幅されるように接続さ
れて、ディジタル化された後、バッファメモリ１５３８
へ記憶される。バッファメモリ１５３８へ入力された直
茨肥ＣＭ信号は、直列並列変換器１５４２によって、４
ｃｈのＰＣＭ信号に分離され、各チャンネルバッファメ
モリ１５４３，１５４４，１５４５，１５４６に分配入
力される。各チヤンネルバツフア１５４３〜１５４６は
、マスタクロック発生器１５３５を読出パルスとして、
ＨＲＤ１５１７の回転のジッタに無関係に、各チャンネ
ルのＰＣＭ信号をＤ／Ａ変換器１５４７〜１５５川こよ
って、Ｄ／Ａ変換し増幅器１５５１〜１５５４で増幅後
、スピーカシステム１５５５〜１ ５５８を駆動する。
ＨＲＤ１ ５１ ７の回転数Ｎ２のジッタは、ホログラ
ムの再生時間の増減として吸収され、再生４チャンネル
オーディオ信号の品質をそこなうことはない。一方、固
体イメージセンサ１５２１には、上記の電荷蓄積モード
で動作するＰＣＭ信号の空間パターンを光電変換する受
光部と、同期用ビットＳ，′，Ｓ２′を非電荷蓄積モー
ドを検出する同期検出受光部とが、同一チップ上に集積
化されていて、差動同期信号出力Ｓ，′，Ｓ２′１５２
７を生じる。

差動同期信号１５２７は、第１６図に示すように、第１
６図ａのページコンポーザのＳ，およびＳ２によって、
第１６図ｃのＳ，′，Ｓ２′に示すように、隣りあうホ
ログラム間で、交互にＯＮ−ＯＦＦするようにしてホロ
グラムを記録される。すなわち、ホログラム間で、Ｓ，
およびＳ２が差動的にオンとなる。したがって、固体イ
メ−ジセンサ１５２１からの差動同期信号出力Ｓ，′，
Ｓ２′１５２７は、差動増幅器１５３９によって、同期
信号出力Ｓｏ／５５９となる。第１６図ｂは、以上の過
程で各種の光学的、電気的なノイズが、差動同期信号出
力Ｓ，′，Ｓ２′に加わっているもかかわらず、差動増
幅器１５３９で両者の差分がとられることによって、同
期信号出力Ｓ。／５５９でのノイズが大幅におさえられ
ることを示している。このようにして得られた同期信号
出力Ｓｏ／５５９は、整形回路１５４０によって、同期
パルス１５２９として、位相サーボ回路１５２３に加え
られ、基準となるスタートパルス１５２８と位相比較さ
れ、その差をモータドライバ１５２１に加えて、モータ
１５１９に位相サーボをかける。一方、同期信号出力１
５５９は、トラッキング制御回路１５３１に加えられ、
ミラードライバ１５３０で増幅後、トラッキングミラー
１５１３によつて、ホログラムのトラック１５１８と議
出し光東１５１６との間にトラッキングをかける。なお
同期信号は上記以外に、０次回折光もしくは、ＨＲＤの
最外周に同期ビットを記録した専用同期トラックを用い
て検出する方法もある。次に、第１５図において、再生
用レーザ光源１５００に、Ｈｅ−Ｎｅレーザを使用し、
再生像倍率Ｍ＝１／５とした場合、第１４図で作成した
ＨＲＤの再生を考える。

（１４）式より、入，＝〇，４４２ｒの、＾２ ニ〇，
６３３りの、もニ７１，６側、Ｍコ１／５からら＝鰐刈
６×き＝他 また、（３２）式より Ｆ２＝・‐。

６旨…筆妻ＸＩ‐３５＝・‐。

すなわち、再生用ＦＴＬ３１５２０は、焦点距離ら＝Ｉ
Ｑ肋、Ｆナンバ、Ｆ２こ１．０となる。次に、固定イメ
ージセンサー５２１のホログラム読出し時間をホログラ
ム当りのＰＣＭ信号再生時間の半分とすると、マスタク
ロツク発振器１５３５の周波数ｆｃは、イメージセンサ
の受光素子数をページコンポーザのビット数と１対１に
対応させてｆｃ＝２×４×１３×４５×１ぴ＝４．粥Ｍ
Ｈｚとなる。

また再生用レーザの出力はＰ１２は、光学系効率を５０
％、ホログラムの回折効率を５％、固体イメージセンサ
のビット当りの感度を１肋Ｊ／ビットとすると、Ｐね〜
２鰐器培養（４×１３×４５×１び）＝１‐９のＷとな
る。

ＨＲＤ１５１７の回転数Ｎ２は、ホログラムから再生す
べき４チャンネルＰＣＭ信号のビットレートによって決
まりＮ２＝；亀甲５×（４×１３×４５×１唖（２×３
２） ×（１．２５×６仏）＝３＆ｐｍ となる。

すなわち、４・形のＨｅ−Ｎｅレーザと、通常のレコー
ドプレーャなみの回転数で、７＆旧以上のダイナミック
レンジをもったレコードがこのホログラムシステムで構
成される。一枚の３比か径のＨＲＤから、３０分〜６０
分以上の再生が出来、しかもマスクＨＲＤの記録時間は
、再生時間の１．７倍〜３．４倍と現実的な値である。
第１７図は、ＨＢＳＤまたはＨＲＤを電子ビーム記録装
置で作成するための一実施例である。

ここでは、ＨＲＤを記録する場合を例にとって説明しよ
う。ＰＣＭ信号の記録された磁気テープ装置１７００か
ら、１ブロックのデータがディスク装置１７１０へ転送
され、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）プロセッサ１７２０
で、フーリエ変換ホログラムを計算する。その結果は、
磁気テープ装置１７３０へ出力され、これを入力として
電子ビーム記録装置１７４０によって、変調した電子ビ
ームをＨＲＤ上にラスタ走査して、順次ホログラムをう
ず巻状トラックに記録してゆく。電子銃および集東偏向
系１７５０‘ま、ＨＲＤ１７６０上に、１仏以下の格子
を記録することは容易で、しかも走査領域は、分解能の
１ぴ程度可能であるから、十分、ホログラムの記録が可
能である。一方、ＦＦＴプロセッサ１７２０の演算速度
は、６４×６４ビットで２のｓｅｃは容易であるから、
ＨＲＤを１枚作成するに要するＦＦＴ実行時間は、ホロ
グラムサイズを１００×１００仏わとして、ホ。グラム
数６．６×１の固から３．７時間となる。電子ビーム記
録装置１７４０のホログラム当りの記録時間を１／３硯
砂とすると、６１時間が必要である。このシステムは、
ページコンポーザ記録光学系などハード的な課題をソフ
トで解決出来るという特徴があり適当な電子ビーム記録
装置および記録媒体の組合わせを利用できる場合の方法
して有利な面がある。マスターＨＲＤの記録媒体はガラ
ス基板にスピナーでフオトレジストを塗布したものか、
Ｒ．Ｆスパッタリングで、Ｓｅ系アモルファスたとえば
、母，ｏＳｅ６７．５晩礎．５薄膜を形成したものなど
が使用され、露光後、現像処理してレリーフホログラム
を形成する。

このレリーフホログラムに金属メッキするか、そのまま
マスタとして、塩化ビニ−ルシートなどに加熱加圧複写
するわけである。以上、オーディオシステムとしての本
発明の特徴を要約すれば‘ィ）非常に広いダイナミック
レンジの高品質録音再生が可能である。｛ｏ）ホログラ
ムの冗長性によってゴミ、ホコリ、キズに強く、取扱い
容易であることに加えて非接触再生系であるので初期性
能が劣化することなく常に最高性能を発揮できる。し一
制御系、機構系は非常に簡単となり、通常のオーディオ
レコードと同様スタンパによってマスタから大量のプレ
ス複写ができるなど再生装置のコストおよび生産性と共
にソースの供給性も非常に良好なシステムを提供可能な
らしめるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はディスクへの従来のホログラム記録系を示す図
、第２図〜第１８図は本発明に関するものであり、第２
図は本発明の原理説明図、第３図は本発明の一実施例の
ディスク状記録媒体へのホログラム記録する構成を示す
図、第４図は本発明の構成要素であるホログラフィック
ビームスプリッタのディスク上の配列を示す図、第５図
はべ−ジコンポーザとホログラフイツクピームスプリツ
タディスクのタイミング関係を示す図、第６図はホログ
ラフィックビームスプリッタを作成する光学系を示す図
、第７図はホログラフィツクピームスプリッタディスク
を作成する光学系を示す図、第８図は本発明の異なる実
施例のディスク状記録媒体へのホログラム記録系を示す
図、第９図は、本発明の他の実施例であって、テープ状
媒体にホログラムを記録する光学系を示す図、第１０図
はホログラム記録用ディスクを再生する光学系を示す図
、第１１図はフーリエ変換レンズとべ−ジコンポーザの
位置関係を示す図、第１２図は２次元ページコンポーザ
を示す図、第１３図は１次元ページコンポーザとその変
形の例を示す図、第１４図は本発明を応用したＰＣＭ信
号をホログラム記録用ディスクへ記録するシステムのブ
１。 ツク図、第１５図は第１４図の構成で記録した記録媒体
から信号を再生する系を示す図、第１６図は同期ビット
の記録再生の説明図、第１７図は電子ビーム記録装置に
よるホログラムビームスプリッタディスクおよびホログ
ラム記録用ディスクを作製する系を示す図、第１８図は
半導体レーザを再生用光源としたときの読出光東系を示
す図である。３０・・・・・・レーザ光源、３１・・・
・・・光変調器、３２……ホログラムビームスプリツタ
デイスク（ＨＢＳＤ）、３３，３８．，．，，．モータ
、３４，３６．．．・・・フーリエ変換レンズ（ＦＴＬ
，、ＦＴＬ）、３５…，．．ページコンポーザ（ＰＣ）
、３７・・・・・・ホログラム記録用ディスク（ＨＲＤ
）。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第Ｔ図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図 第１３図 第１４図 第１５図 第１６図 第１７図 第１８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２つのフーリエ変換レンズＦＴＬ＿１とＦＴＬ＿２
   とで構成される再回折光学系において、ＦＴＬ＿１の前
   側焦点面におかれた複数個の拡散板のプログラムを記録
   したホログラフイツクビームスプリツタと、前記ＦＴＬ
   ＿１の後側焦点面（前記ＦＴＬ＿２の前記焦点面と同じ
   ）におかれた情報構成体と、前記ＦＴＬ＿２の後側焦点
   面におかれた記録媒体を配し、前記ホログラフイツクビ
   ームスプリツタと前記記録媒体とが同期して、しかも等
   しい移動速度でお互に逆方向に移動しながら記録するこ
   とを特徴とするホログラム記録装置。 ２ 前記ホログラフイツクビームスプリツタと前記記録
   媒体とが共にデイスク形状をなし、前記ホログラフイツ
   クビームスプリツタに、拡散板のホログラムがうず巻状
   に記録されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のホログラム記録装置。 ３ 前記ホログラフイツクビームスプリツタとして前記
   拡散板のホログラムを同心円状に記録したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載のホログラム記録装置
   。 ４ 前記ホログラフイツクビームスプリツタと前記記録
   媒体とが共にテープ形状であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載のホログラム記録装置。 ５ 前記情報構成体が、複数個の矩形開口で構成され、
   前記矩形開口が参照光と光軸とを結ぶ方向の一辺が他の
   一辺より長いことを特徴とする特許請求の範囲第１項、
   第２項または第３項に記載のホログラム記録装置。 ６ 前記情報構成体の情報構成期間と、前記ホログラフ
   イツクビームスプリツタへの照射光束の照射時間との同
   期をとつたことを特徴とする特許請求の範囲第１項から
   第６項のいずれかに記載のホログラム記録装置。 ７ 前記同期は前記ホログラフイツクビームスプリツタ
   からの反射光によつて行なうことを特徴とする特許請求
   の範囲第６項に記載のホログラム記録装置。 ８ 情報構成体が複数の情報入力矩形開口と同期信号入
   力のための２つの矩形開口よりなる同期入力矩形開口と
   を有し、前記同期入力矩形開口の各開口は一度にいずれ
   か一つがオンし、連続するホログラム間では交互にオン
   ・オフするようにして同期信号を挿入したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項、第５項ないし第７項のいず
   れかに記載のホログラム記録装置。