(57)【要約】【課題】光検出器への迷光の入射を抑制することにより、再生信号の品質を向上させることができる透過型ホログラムの再生装置を提供する。【解決手段】入射光１１がホログラム記録媒体３の表面３ｆで反射した光である反射光１５の方向と再生信号光１４の光軸の方向とのなす角度は、再生信号光１４の広がり角θよりも大きい。このため、反射光１５はピンホールフィルタ５およびレンズ鏡筒８によって遮光されるので、光検出器７へ反射光１５が迷光として入射しない。この結果、再生信号の品質を向上させることができる。【選択図】図１
2010002575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２の面を有する板状の記録媒体に記録された透過型のホログラムを再生するホログラム再生装置であって、
コヒーレントな平行光を生成して前記第１の面に入射光として入射させる入射光生成部と、
前記入射光が前記記録媒体を透過した透過光を反射して、前記第２の面に再生参照光として入射させる反射部と、
前記ホログラムによって前記再生参照光が回折されることによって前記第１の面から出射した再生信号光を受光する光検出器とを備え、
前記入射光が前記第１の面で反射した反射光の方向と前記再生信号光の光軸の方向とのなす角度は、前記再生信号光の広がり角よりも大きい、ホログラム再生装置。
【請求項２】
前記第１の面の法線方向と前記入射光の方向とのなす角度ψ、前記第１の面の法線方向と前記再生信号光の光軸の方向とのなす角度φ、および前記再生信号光の広がり角θは、
９０°＞ψ＞φ＋θ                                            …(A1)
の関係を満たす、請求項１に記載のホログラム再生装置。
【請求項３】
前記入射光の方向は、予め定める方向に固定され、
前記反射部による前記透過光の反射方向は、角度多重方式によって前記記録媒体に記録された複数のホログラムの各々に応じて変更可能である、請求項１または２に記載のホログラム再生装置。
【請求項４】
前記入射光はＰ偏光であり、
前記第１の面の法線方向と前記入射光の方向とのなす角度はブリュースタ角に等しい、請求項３に記載のホログラム再生装置。
【請求項５】
前記再生信号光の集束点に設けられたピンホール状の開口部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のホログラム再生装置。
【請求項６】
前記開口部と前記光検出器との間に設けられ、前記開口部を通過した前記再生信号光を前記光検出器に導く集光レンズをさらに備える、請求項５に記載のホログラム再生装置。
【請求項７】
前記入射光の方向と前記再生信号光の光軸の方向とのなす角度は、前記第１の面の法線方向と前記入射光の方向とのなす角度よりも大きい、請求項１〜６のいずれか１項に記載のホログラム再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、イメージ情報によって変調された信号光と参照光との干渉縞を記録したホログラム記録媒体から情報を再生するためのホログラム再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィでは、イメージ情報をもった信号光と参照光とをホログラム記録媒体の内部で重ね合わせ、そのときにできる干渉縞をホログラム記録媒体に書き込むことによって情報を記録する。記録された情報の再生時には、ホログラム記録媒体に再生用の参照光（再生参照光）を照射する。照射された再生参照光がホログラムによって回折されることによってイメージ情報をもった信号光が再生される。このイメージ情報を画像処理することにより再生信号が得られる。
【０００３】
ホログラム記録媒体中には干渉縞が３次元的にホログラムとして書き込まれている。このため、ホログラム再生時の参照光の波長や照射角度がホログラム記録時の参照光の波長や照射角度と異なると信号光が再生されない。この性質を利用して、参照光の波長および照射角度を変えて記録媒体の同じ領域に情報を多重化して記録し、ホログラム記録媒体の記憶容量を増大させることができる。これまで、角度多重、シフト多重、波長多重、および位相多重など多くの多重記録方式が提案されている。
【０００４】
ホログラムを再生する装置および方法として、特開２００６−９９９２５号公報（特許文献１）に開示される従来技術１、および特開２００６−２３５３６４号公報（特許文献２）に開示される従来技術２などが知られている。
【０００５】
図８は、従来技術１によるホログラム再生装置の構成を示す図である。
図８を参照して、従来技術１のホログラム再生装置は、箱状のヘッド本体５１と、レーザ光源５２と、受光した光を電気信号に変換する光検出器５３とを含む。レーザ光源５２および光検出器５３は、ヘッド本体５１内に設けられる。ホログラム再生装置は、さらに、レーザ光源５２に対向して設けられる透明板５５と、光検出器５３に対向して設けられるピンホールフィルタ５４とを含む。また、ホログラム記録媒体５６には、ホログラム５９ａ、５９ｂを含め多数のホログラムが多重記録されている。
【０００６】
レーザ光源５２から出射された出射光５７は、透明板５５に形成された光路変更ホログラム５５ａによって回折され、ホログラム記録媒体５６に記録されたホログラム５９ａの方向に照射される。ホログラム５９ａは、照射された出射光５７を回折して再生光５８ａを発生させる。再生光５８ａは、一旦集束してピンホールフィルタ５４を通過した後、再び発散する。発散した再生光５８ａを光検出器５３で受光することによって、ホログラム５９ａに記録された情報を検出する。このとき隣接するホログラム５９ｂからも再生光５８ｂが発生するが、この再生光５８ｂはピンホールフィルタ５４で遮光されるので、誤りのない情報を検出することができる。
【０００７】
次に、図９〜図１１を参照して、複素共役型の光学系を利用して透過型ホログラムを再生する従来技術２について説明する。
【０００８】
まず、図９は、従来技術２の前提となる透過型ホログラムの記録方法の説明図である。透過型ホログラムの記録時には、記録媒体６１の一方の面６１ｆに参照光７１と信号光７２との両方が照射される。記録媒体６１内に生じる参照光７１と信号光７２との干渉縞が透過型ホログラム６２として記録される。ここで、参照光７１は、光源６３から出射されたコヒーレントな平行光である。光源６３として、たとえば、レーザ光源とコリメートレンズとを組合わせて用いることができる。また、信号光７２は、イメージ情報が位相変調あるいは振幅変調といった形で付与された集束光である。
【０００９】
次に、図１０は、従来技術２による透過型ホログラムの再生方法の説明図である。透過型ホログラムの場合、再生参照光が入射された側と反対側に回折されることにより再生信号光が生じる。複素共役型の光学系でホログラムを再生する場合、図１０に示すように、図９の参照光７１と複素共役な関係の参照光７３ａ（参照光７３ａは参照光７１と逆方向に進む平行光である）を照射する。参照光７３ａは、記録媒体６１に対して光源６３と反対側に回折されるので、光源６３と反対側に設置された光検出器６４によって、参照光７３ａの回折によって生じた再生信号光７４が検出される。
【００１０】
次に、図１１は、図１０のホログラム再生方法の変形例の説明図である。図１１のホログラム記録媒体６１には、記録時に参照光７１および信号光７２が入射された面６１ｆと反対側の面６１ｒに沿って反射膜６５が設けられる。光源６３は、光検出器６４と同一面６１ｆ側に配設される。光源６３から出射された参照光７３ｂは、記録媒体６１を透過した後、反射膜６５で反射される。反射された参照光７３ｂは、図１０に示す参照光７３ａと同じ方向からホログラム６２に入射する。この結果、図１０の場合と同様に、回折によって生じた再生信号光７４を光検出器６４によって検出し、ホログラムに記録された情報を再生することができる。このような構成では、光源６３と光検出器６４とが記録媒体６１の同一の面６１ｆ側の設置できるので、省スペース化が可能になりホログラム再生装置を小型化することができる。
【特許文献１】特開２００６−９９９２５号公報
【特許文献２】特開２００６−２３５３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図１１に示す従来技術２の場合、光源と光検出器とがホログラム記録媒体の同一面側に設けられている。このため、光源から出射された参照光がホログラム記録媒体の表面で反射されて生じる反射光も光検出器に到達することになる。このような反射光は迷光として再生信号光に重畳して光検出器で検出されるので、再生信号光のＳＮ比（Signal-to-Noise  Ratio）が低下する。
【００１２】
この点に関して、図８に示す従来技術１ようにピンホールフィルタを設ければ、光検出器に入射する反射光を一応低減することができると考えられる。しかし、高密度に記録されたホログラムを再生する場合には、ピンホールフィルタは記録媒体にできるだけ近接させて配置する必要がある。そして、ピンホールフィルタを記録媒体に近接させるほど、検出器に入射する反射光は増加することになる。したがって、ピンホールフィルタを設けるだけでは迷光の抑制に限界がある。
【００１３】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。この発明の目的は、光検出器への迷光の入射を抑制することにより、再生信号の品質を向上させることができる透過型ホログラムの再生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は要約すれば、第１、第２の面を有する板状の記録媒体に記録された透過型のホログラムを再生するホログラム再生装置であって、入射光生成部と反射部と光検出器とを備える。入射光生成部は、コヒーレントな平行光を生成して第１の面に入射光として入射させる。反射部は、入射光が記録媒体を透過した透過光を反射して、第２の面に再生参照光として入射させる。光検出器は、ホログラムによって再生参照光が回折されることによって第１の面から出射した再生信号光を受光する。ここで、入射光が第１の面で反射した反射光の方向と再生信号光の光軸の方向とのなす角度は、再生信号光の広がり角よりも大きい。
【００１５】
好ましくは、第１の面の法線方向と入射光の方向とのなす角度ψ、第１の面の法線方向と再生信号光の光軸の方向とのなす角度φ、および再生信号光の広がり角θは、
９０°＞ψ＞φ＋θ                                            …(A1)
の関係を満たす。
【００１６】
また、好ましくは、入射光の方向は、予め定める方向に固定される。この場合、反射部による透過光の反射方向は、角度多重方式によって記録媒体に記録された複数のホログラムの各々に応じて変更可能である。
【００１７】
この場合に、さらに好ましくは、入射光はＰ偏光である。さらに、第１の面の法線方向と入射光の方向とのなす角度はブリュースタ角に等しい。
【００１８】
また、好ましくは、この発明のホログラム再生装置は、再生信号光の集束点に設けられたピンホール状の開口部をさらに備える。
【００１９】
この場合に、さらに好ましくは、この発明のホログラム再生装置は、開口部と光検出器との間に設けられ、開口部を通過した再生信号光を光検出器に導く集光レンズをさらに備える。
【００２０】
また、好ましくは、入射光の方向と再生信号光の光軸の方向とのなす角度は、第１の面の法線方向と入射光の方向とのなす角度よりも大きい。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、入射光が第１の面で反射した反射光の方向と再生信号光の光軸の方向とのなす角度は、再生信号光の広がり角よりも大きいので、光検出器へ迷光として入射する反射光を低減させることができる。この結果、再生信号の品質が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない。
【００２３】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１によるホログラム再生装置１００の構成を示す図である。図１のホログラム再生装置１００は、角度多重方式によって板状のホログラム記録媒体３に多重記録された透過型のホログラム１０を再生する。ホログラム再生装置１００は、レーザ光源１と、コリメートレンズ２と、反射部としての偏向ミラー４と、ピンホールフィルタ５と、対物レンズ６と、光検出器としての撮像素子７と、対物レンズ６を支持するレンズ鏡筒８とを備える。
【００２４】
ホログラム記録媒体３は、表側基板３ａおよび裏側基板３ｃと、両基板３ａ，３ｂに挟まれ、干渉縞が形成される記録層３ｂとを含む。すなわち、ホログラム記録媒体３は、表側基板３ａと裏側基板３ｃの間に記録層３ｂを挟持したいわゆるサンドイッチ構造を有する。基板３ａ，３ｃの材料としては、たとえば、ポリカーボネート、アクリルなとの透光性の合成樹脂あるいはガラスが用いられる。また、記録層３ｂには、たとえば、光の照射によって屈折率が変化するフォトポリマーなどの合成樹脂材料が用いられる。
【００２５】
透過型のホログラムの記録時には、記録する情報によって変調された信号光と参照光とが板状のホログラム記録媒体３の同じ側から入射される。このとき生じた信号光および参照光の干渉縞がホログラム記録媒体３に記録される。以下の説明では、記録時に信号光と参照光とが入射される側の面をホログラム記録媒体３の正面３ｆと称し、その反対側の面をホログラム記録媒体３の裏面３ｒと称する。
【００２６】
透過型のホログラムを再生するとき、記録時の参照光と同方向の正面３ｆ側から再生参照光を入射した場合には、裏面３ｒ側に再生信号光が得られる。一方、記録時の参照光と逆方向の裏面３ｒ側から再生参照光を入射した場合には、正面３ｆ側に再生信号光が得られる。裏面３ｒ側から再生参照光を入射した場合に生じる再生信号光は、記録時の信号光と複素共役の関係にある。
【００２７】
レーザ光源１は、青色や緑色などの単一な波長のレーザ光を出射するレーザ装置である。レーザ光源１から出射された光は、コリメートレンズ２によってコヒーレントな平行光に変換され、入射光１１としてホログラム記録媒体３の正面３ｆに照射される。実施の形態１のホログラム再生装置１００では、入射光１１の入射角ψは予め設定された角度に固定されている。ここで、入射角ψは、入射光１１の方向とホログラム記録媒体３の正面３ｆの法線とのなす角度によって定義されるものとする。また、レーザ光源１およびコリメートレンズ２は、この発明における入射光生成部１９を構成する。
【００２８】
入射光１１がホログラム記録媒体３を透過した光である透過光１２は、ホログラム記録媒体３の裏面３ｒ側に配設された偏向ミラー４に導かれる。透過光１２は偏向ミラー４によって反射され、再生参照光１３としてホログラム記録媒体３の裏面３ｒに入射する。ここで、角度多重方式によって記録された複数のホログラムのうち所望のホログラムを再生するために、偏向ミラー４による透過光１２の反射方向は変更可能となっている。
【００２９】
図２は、角度多重方式によって記録されたホログラムの再生について説明するための図である。図２を参照して、ホログラム再生装置１００の駆動制御部３８は、軸４ａの回りに偏向ミラー４を角変位させることによって、ホログラム記録媒体３への入射角度が異なる再生参照光１３ａ，１３ｂ，１３ｃを生じさせる。そして、再生参照光１３ａ，１３ｂ，１３ｃの入射角度に対応したホログラムから回折光が発生する。
【００３０】
再び図１を参照して、ホログラム記録媒体３の裏面３ｒから入射された再生参照光１３は、ホログラム１０によって回折される。生じた回折光は、再生信号光１４として正面３ｆ側から出射される。再生信号光１４は、記録時の信号光の複素共役光である。図１の場合、再生信号光１４は、ホログラム記録媒体３の外部の集束点で一旦集束してから、再び発散する。ここで、図１に示すように、再生信号光１４の光軸の方向とホログラム記録媒体３の正面３ｆの法線とのなす角度を再生信号光１４の出射角φと定義し、再生信号光１４が再び円錐状に発散するときの円錐の半頂角θを再生信号光１４の広がり角θと定義する。
【００３１】
再生信号光１４を検出する検出光学系は、ピンホールフィルタ５、対物レンズ６、撮像素子７、およびレンズ鏡筒８を含む。ピンホールフィルタ５のピンホール状の開口は、再生信号光１４の光軸上で、再生信号光１４の集束点付近に設けられる。ピンホールフィルタ５を通過した再生信号光１４は、対物レンズ６を通過し、さらに撮像素子７に入射して電気信号に変換される。このように、複素共役型の光学系のホログラム再生装置では、入射光生成部１９と検出光学系とをホログラム記録媒体３に対して同じ側に配置することができるので、装置全体を小型化することができる。
【００３２】
図３は、図１のピンホールフィルタ５の機能を説明するための図である。図３を参照して、ピンホールフィルタ５は、隣接するホログラム１７ａ，１７ｂから発生した回折光１６ａ，１６ｂを除去するため設けられる。再生対象のホログラム１０に隣接するホログラム１７ａ，１７ｂは、記録密度を高めるため、ホログラム１０の領域と一部の領域が重なって形成される。このホログラム１０に対し再生参照光１３を照射すると、隣接するホログラム１７ａ，１７ｂからも回折光１６ａ，１６ｂがそれぞれ発生し、迷光となって光検出器に入射するためにＳＮ比の劣化を引き起こす。そこで、回折光１６ａ、１６ｂを除去するため、ピンホールフィルタ５が設けられている。実施の形態１の場合、ホログラム１０から発生した再生信号光１４は、一旦集束するため、その集束点の位置にピンホールフィルタ５の開口を設ける。これによって、再生対象のホログラム１０からの再生信号光１４のみを光検出器７に導くことができる。
【００３３】
次に再び図１を参照して、正面３ｆ側の反射光１５に起因した迷光の抑制方法について説明する。図１の構成においては、入射光１１がホログラム記録媒体３に入射するとき、表側基板３ａの表面３ｆで反射光１５が発生する。発生した反射光１５の光束を図１の破線のハッチングを付した領域で示す。反射光１５が、ピンホールフィルタ５および対物レンズ６を経て光検出器７に入射すると、その光強度は再生信号光１４よりも強い場合があるため、正しい再生信号光１４を検出できなくなる。
【００３４】
反射光１５による迷光を抑制する１つの方法として、ピンホールフィルタ５を含む検出光学系をホログラム記録媒体３から遠ざけることが考えられる。しかし、このためには、ホログラムの記録時において対物レンズによる信号光の集光点とホログラム記録媒体３との距離を広げる必要がある。この結果、記録時のホログラム１０のサイズが、集光点と記録層３ｂとの間の距離に比例して拡大してしまう。一般に、ホログラム記録媒体の記録密度を高めるには、ホログラムサイズを小さくし、多重度を大きくする必要がある。多重度はホログラム記録媒体の厚みに大きく依存し、ホログラムサイズとは無関係に定まるので、ホログラムのサイズが拡大した分だけ記録密度が低下することになる。
【００３５】
したがって、高密度に記録されたホログラムを再生するときには、ピンホールフィルタ５を含む検出光学系はホログラム記録媒体３に近接した配置にならざるを得ない。この結果、ホログラム記録媒体３の表面３ｆでの反射光１５が、ピンホールフィルタ５を経由して光検出器７に入射しやすい状態となる。そこで、反射光１５が光検出器７に入射することを抑制する新たな手段が必要になる。
【００３６】
上記の課題を解決するため、実施の形態１のホログラム再生装置１００では、入射光１１の入射角ψを調節することによって、反射光１５の方向と再生信号光１４の光軸の方向とのなす角度が、再生信号光１４の広がり角θよりも大きいという反射光抑制条件を満足するようにする。すなわち、反射光１５の光軸の方向が、再生信号光１４の光軸の方向を中心とする半頂角θの円錐の範囲内に入らないようにする。こうすれば、以下に述べるように、再生信号光１４を反射光１５と分離して対物レンズ６および光検出器７に導くことができるので、再生信号光１４への反射光１５の影響を抑制することができる。
【００３７】
ここで、図１のように入射光１１の光軸および反射光１５の光軸を含む面内に再生信号光１４の光軸が含まれる場合には、上記の反射光抑制条件は、以下に説明するように入射光１１の入射角ψ、再生信号光１４の出射角φ、および広がり角θを用いて表わすことができる。なお、以下の説明では、図１の図面上でホログラム記録媒体３の法線方向の角度を０°とし、法線に対して右方向に回転したときの角度を正とし、左方向に回転したときの角度を負とする。このように角度を符号付で表わした場合、入射光１１の入射角Ψおよび再生信号光１４の出射角Φのように大文字を用いて記載することとする。すなわち、ψ＝｜Ψ｜、φ＝｜Φ｜である。また、再生信号光１４の広がり角θは常に正とする。
【００３８】
図１に示すように、再生信号光１４の光軸の角度Φに対して、再生信号光１４のビームは角度Φ−θからΦ＋θまで広がる。したがって、上記の反射光抑制条件を満足するためには、反射光１５の光軸の角度が再生信号光１４のビームの角度範囲Φ−θ〜Φ＋θの外側でなければならない。ここで、反射の法則により、入射光１１の入射角｜Ψ｜と反射光１５の反射角とは等しいので、上記の反射光抑制条件は、｜Φ−θ｜および｜Φ＋θ｜の最大値よりも｜Ψ｜が大きいと言替えることができる。つまり、
Φ＞０のとき、｜Ψ｜＞｜Φ＋θ｜であるので、｜Ψ｜＞Φ＋θ        …(1)
Φ＜０のとき、｜Ψ｜＞｜Φ−θ｜であるので、｜Ψ｜＞｜Φ｜＋θ    …(2)
と表わされる。以上をまとめると、
｜Ψ｜＞｜Φ｜＋θ                                                …(3)
となる。ψ＝｜Ψ｜、φ＝｜Φ｜であり、ψの最大値は９０°であるので、最終的に、
９０°＞ψ＞φ＋θ                                                …(4)
が得られる。
【００３９】
次に、図１の場合について、上記の反射光抑制条件を満たす具体的な検出光学系の配置について説明する。
【００４０】
まず、既に説明したように、ピンホールフィルタ５の開口の中心は再生信号光１４の光軸に略一致している。さらに、ピンホールフィルタ５の開口は再生信号光１４の集束点付近に設けられる。したがって、ピンホールフィルタ５によって、大部分の反射光１５が遮光されることになる。
【００４１】
さらに、ピンホールフィルタ５を通過した反射光１５が、対物レンズ６を支持するレンズ鏡筒８によって遮光されるようにする。すなわち、レンズ鏡筒８は、反射光１５を遮光する開口部としての機能を有している。そして、反射光１５を遮光するために、対物レンズ６の光軸を再生信号光１４の光軸に一致させるとともに、再生信号光１４の集束点から対物レンズ６の開口を見張る角の半分を、再生信号光１４の広がり角θに合わせる。すなわち、レンズ鏡筒８によって制限される対物レンズ６の有効径（直径）ａ、対物レンズ６の焦点距離ｆ、および広がり角θが、
θ＝ａｒｃｔａｎ（ａ／２ｆ）＝ａｒｃｓｉｎ（ＮＡ）                …(5)
の関係を満たすようにする。なお、上式（５）で、ＮＡは対物レンズ６の開口数である。
【００４２】
ここで、対物レンズ６の光軸とピンホールフィルタ５を通過した反射光１５の光軸とのなす角をαとすれば、この角αが上式（５）のθより大きければ、反射光１５は対物レンズ６のレンズ鏡筒８で遮蔽されて対物レンズ６に入射しない。対物レンズ６の光軸は再生信号光１４の光軸と一致し、また、反射光１５の反射角は入射光１１の入射角ψに等しいので、α＝｜ψ−φ｜と表わされる。したがって、上式（４）が成立する場合には、α＞θの関係が成立することがわかる。
【００４３】
以上のとおり、実施の形態１のホログラム再生装置１００によれば、表側基板３ａへの入射光１１の入射角ψを上式（４）を満たすように設定する。これによって、表側基板３ａの表面３ｆで一部の入射光１１が反射されて反射光１５が発生しても、ピンホールフィルタ５およびレンズ鏡筒８によって遮光される。したがって、光検出器７へ反射光１５が迷光として入射するのを抑制することができる。
【００４４】
ここで注意すべき点は、上式（４）を満たすように角度が制限されるのは入射光１１の入射角ψであって、再生参照光１３の入射角ではないという点である。再生信号光１４の入射角は、入射光１１の入射角ψと独立に設定可能である。図２で説明したように、再生参照光１３の入射角は、再生すべきホログラムに応じて裏面３ｒ側の偏向ミラー４が角変位することによって変化する。したがって、入射光１１の入射角ψの制限によって、角度多重記録の多重度が制限を受けることはない。
【００４５】
もっとも、反射部としてのミラー４の反射方向は、入射光１１が入射して来た方向を含む範囲で変化させるのが好ましい。入射光１１の入射方向と全く異なる角度に反射するのは、反射部４の構成および制御が複雑になるので、装置を小型化できるという複素共役光学系のメリットを損なうことになるからである。この点も考慮して、入射光１１の入射角ψは上式（４）を満たす範囲で設定される。
【００４６】
特に、角度選択性を良くすることによって多重度を高めたホログラムを再生する場合には、少なくとも、入射光１１の方向と再生信号光１４の光軸の方向とのなす角度は、ホログラム記録媒体３の正面３ｆの法線の方向と入射光１１の方向とのなす角度ψよりも大きいことが望ましい。この理由は次のとおりである。
【００４７】
ホログラム再生時の角度選択性は、記録時におけるホログラム記録媒体３内での信号光と参照光とのなす角度が９０°に近づくほど良くなることが知られている。ここで、ホログラム記録媒体３が板状であり、その屈折率が１．５程度である場合には、スネルの法則により、仮に参照光の入射角が９０°であったとしても、ホログラム記録媒体３内での参照光とホログラム記録媒体３の法線方向とのなす角度は４１．８°になる。すなわち、ホログラム記録媒体３内での参照光とホログラム記録媒体３の法線方向とのなす角度は４１．８°を超えることはない。同様に、ホログラム記録媒体３内での信号光と法線方向とのなす角度も４１．８°を超えることがない。したがって、ホログラム記録媒体３内での信号光と参照光とのなす角度は、８３．６°以下に制限され、角度選択性の点で最適な値である９０°になることはない。もっとも、再生時の角度選択性を良くするという観点からは、ホログラム記録媒体３への記録時の信号光の入射方向と参照光の入射方向とのなす角度は、少なくとも、ホログラム記録媒体３の正面３ｆの法線と参照光の入射方向とのなす角度よりも大きい場合のほうが小さい場合よりも望ましい。これに合わせて、再生時の入射光１１の方向と再生信号光１４の光軸とのなす角度も、入射光１１の入射角ψよりも大きいことが望ましいと考えられる。
【００４８】
次に、この発明の前提となるホログラムの記録について説明する。
図４は、ホログラム記録装置２００の構成を示す図である。図４を参照して、ホログラム記録装置２００は、角度多重方式によってホログラム記録媒体３に情報を記録する。ホログラム記録装置２００は、レーザ光源２１と、シャッター３３と、コリメートレンズ２２と、信号光／参照光分離用の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：Polarization  Beam  Splitter）２３と、半波長板２４と、ビームエキスパンダ２５，２６と、光路変更ミラー２７と、空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial  Light  Modulator）２８と、対物レンズ２９と、対物レンズ２９を支持するレンズ鏡筒３０と、矩形開口部３１と、偏向ミラー３２と、駆動制御部３９とを備える。なお、図４において、図面の上下方向がＺ方向であり、図面の左右方向がＹ方向であり、紙面に垂直な方向がＸ方向である。板状のホログラム記録媒体３は、ＸＹ平面に沿って配置される。ホログラム記録媒体３の厚み方向がＺ方向になる。
【００４９】
レーザ光源２１は、青色や緑色などの単一な波長のレーザ光を出射するレーザ装置である。記録時のレーザ光の波長は、再生時のレーザ光の波長と同じである。レーザ光源２１から出射されたレーザ光は、シャッター３３を経て、コリメートレンズ２２により所望のビーム径の平行光に変換される。変換されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２３に入射する。
【００５０】
偏光ビームスプリッタ２３は、レーザ光を、互いに偏光方向が直交する直線偏光の参照光４１と信号光４２とに分割する。このとき、参照光４１と信号光４２との強度比が１：１になるように調整される。
【００５１】
分割されたレーザ光のうち、参照光４１は、偏向ミラー３２（３２ａ，３２ｂ）によって偏向される。偏向された参照光４１は、設定された入射角度でホログラム記録媒体３に入射する。このとき、偏向ミラー３２がＸ軸方向の回転軸３２ｘを中心に角変位することよって、ホログラム記録媒体３への参照光４１の入射角度が変更される。さらに、ホログラム記録媒体３への参照光４１の入射位置が変化しないように、偏向ミラー３２が図４の矢印Ａに沿って移動する。駆動制御部３９は、偏向ミラー３２の回転軸３２ｘ回りの角変位および矢印Ａの方向に沿った移動を駆動制御する。応答速度が速く、角度精度の高い偏向ミラー３２としては、たとえばガルバノミラーを用いることができる。
【００５２】
分割されたレーザ光のうち、信号光４２は、半波長板２４を通過することによって参照光４１の偏光方向にそろえられる。その後、信号光４２は、空間光変調器２８の全面を照射するようにビームエキスパンダ２５，２６によってビーム径が調整される。ビーム径が調整された信号光４２は、光路変更ミラー２７によって９０度光路を曲げられ空間光変調器２８に入射される。
【００５３】
空間光変調器２８は、信号光４２に対して振幅変調または位相変調を行なう。図４の場合、空間光変調器２８は、透過型の空間光変調器である。透過型空間光変調器２８は、格子状に２次元配列された多数のピクセル（画素）を有し、ピクセルごとに透過率を多段階調で変化させることができる。空間光変調器２８として、透過型液晶素子や、電気光学効果または磁気光学効果を用いた透過型変調素子などを用いることができる。
【００５４】
なお、光路変更ミラー２７に代えて偏光ビームスプリッタおよび１／４波長板を設ければ、反射型空間光変調器を用いて信号光４２を空間的に変調することもできる。反射型空間光変調器として、反射型液晶素子やデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ：Digital  Mirror  Device）、さらには、電気光学効果または磁気光学効果を用いた反射型変調素子などを用いることができる。
【００５５】
空間光変調器２８によって空間的に変調された信号光４２は、対物レンズ２９によってホログラム記録媒体３に向けて集光される。ここで、対物レンズ２９は、その焦点がホログラム記録媒体３の外部に位置するように配置される。この結果、信号光４２は、ホログラム記録媒体３の外部で一旦集束した後、発散する途中でホログラム記録媒体３に照射される。照射された信号光４２は、ホログラム記録媒体３内で参照光４１と重なり、その結果発生する干渉縞の光強度分布がホログラムとして記録される。
【００５６】
矩形開口部３１は、対物レンズ２９によって集光された信号光４２の集光点に設けられる。矩形開口部３１は矩形状の開口を有し、開口の中心は信号光４２の光軸と略一致する。一般に、対物レンズ２９の焦点面には、空間光変調器２８で形成された変調パターンのフーリエ変換像が形成される。フーリエ変換像は、複数の輝点をもつ。中心の輝点は０次回折光と呼ばれ、その周囲を１次、２次、３次・・・といった高次の回折光が取り巻く。各次数の回折光の強度分布は、ピーク値は異なるものの形状は同一である。そこで、記録密度を高めるために、矩形開口部３１を設けることによって０次回折光だけを通過させてホログラム記録媒体３に記録する。矩形開口部３１は、余分な高次の回折光を遮光して取り除く。
【００５７】
上記のホログラム記録装置２００を用いて角度多重記録を行う場合の手順について説明する。ホログラム記録媒体３に１つ前の情報が記録された後、次に記録されるページデータが空間光変調器２８に表示される。これとともに、偏向ミラー３２が回転して、参照光４１の入射角度が変更される。その後、シャッター３３が開くと、次に記録されるページデータがホログラム記録媒体３の同一記録領域に角度多重方式によって記録される。このようにして角度多重記録を繰り返した結果、同一記録領域の記録数が所定の多重度に達すると、駆動制御部３９は、ホログラム記録媒体３をＸ方向、Ｙ方向へと移動させる。移動後の記録領域においても、上記と同様の手順で多重記録が行なわれる。
【００５８】
［実施の形態２］
図５は、この発明の実施の形態２によるホログラム再生装置３００の構成を示す図である。図５において、図面の上下方向がＺ方向であり、図面の左右方向がＹ方向であり、紙面に垂直な方向がＸ方向である。板状のホログラム記録媒体３は、ＸＹ平面に沿って配置される。ホログラム記録媒体３の厚み方向がＺ方向になる。
【００５９】
図５のホログラム再生装置３００は、入射光生成部１９ａに偏光子１８を含む点で図１のホログラム再生装置１００の入射光生成部１９と異なる。偏光子１８は、ホログラム記録媒体３に入射する前の入射光１１の光路中に挿入される。偏光子１８は、コリメートレンズ２の前後のいずれに配置してもよい。偏光子１８によって入射光１１はＰ偏光に変換されてホログラム記録媒体３に入射する。ここで、Ｐ偏光とは、入射光１１の電界成分が入射光１１の入射面（ＹＺ平面）に平行な場合をいう。なお、レーザ光源１が直線偏光されたレーザ光を出射する半導体レーザ装置の場合には、レーザ光源１の出射光がＰ偏光となるようにレーザ光源１の向きが調整される。
【００６０】
図５のホログラム再生装置３００では、さらに、ホログラム記録媒体３に対する入射光１１の入射角ψがブリュースタ角に固定される。ここで、入射角ψがブリュースタ角に等しい場合、ホログラム記録媒体３の表側基板３ａの屈折率をｎとすると、
ｔａｎ（｜ψ｜）＝ｎ                                              …(6)
の関係が成立する。Ｐ偏光の入射光１１の入射角ψをブリュースター角に設定した場合、表側基板３ａでの入射光１１の反射率が０になる。すなわち、ホログラム記録媒体３の表側基板３ａ表面３ｆで反射光が発生しない。このため、表側基板３ａの表面３ｆでの反射に起因する迷光が光検出器７に入射することがないので、再生信号光１４の品質の低下を防ぐことができる。
【００６１】
図５のホログラム再生装置３００では、さらに、実施の形態１の場合と同様に、入射光１１の入射角ψ、再生信号光１４の出射角φ、および再生信号光１４の広がり角θが前述の式（４）の関係を満たすように設定されている。したがって、入射光１１の入射角ψが設定値からわずかにずれたり、入射光１１のビームが完全な平行光になっていなかったりしたために反射光が生じた場合でも、反射光に起因する迷光が光検出器７に入射することがないので、より確実に再生信号光１４の品質の低下を防止することができる。
【００６２】
なお、図５のその他の点については、実施の形態１のホログラム再生装置１００と同様であるので、同一または対応する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
【００６３】
［実施の形態３］
図６は、この発明の実施の形態３によるホログラム再生装置４００の構成を示す図である。実施の形態３のホログラム再生装置４００は、ヴァンデアルクト（van  der  Lugt）型のホログラムを再生する装置であり、対物レンズ６を含まない点で、実施の形態１のホログラム再生装置１００と異なる。すなわち、図６のホログラム再生装置の場合、光検出器７は、対物レンズを介さず再生信号光１４を直接検出する。
【００６４】
また、図６に示すように、ホログラム再生装置４００は、図１のホログラム再生装置１００のピンホールフィルタ５およびレンズ鏡筒８に代えて、ピンホールフィルタと光検出器７の支持用の鏡筒とを一体化した鏡筒９を含む構成としてもよい。このような構成にすれば、鏡筒９の開口を除いて光検出器７の受光面が完全に遮蔽されるので、迷光の影響を大幅に抑制することができる。
【００６５】
実施の形態３のホログラム再生装置４００の場合も、実施の形態１の場合と同様に、入射光１１の入射角ψ、再生信号光１４の出射角φ、および再生信号光１４の広がり角θが前述の式（４）の関係を満たすように設定されている。したがって、入射光１１の反射に起因する迷光が光検出器７に入射することがないので、再生信号光１４の品質の低下を防ぐことができる。図６のその他の点については、図１のホログラム再生装置１００と同様であるので、同一または対応する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
【００６６】
図７は、ヴァンデアルクト型のホログラムを記録するホログラム記録装置５００の構成を示す図である。図７のホログラム記録装置５００では、空間光変調器２８の配置が図４のホログラム記録装置２００と異なる。図７のその他の点については、図４のホログラム記録装置２００と同様であるので、同一または対応する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
【００６７】
前述の図４のホログラム記録装置２００では、空間光変調器２８は、光路変更ミラー２７と対物レンズ２９との間の信号光４２の光路上に配置されていた。これに対して、ヴァンデアルクト型のホログラムを記録する図７のホログラム記録装置５００では、空間光変調器２８は、対物レンズ２９とホログラム記録媒体３との間の信号光４２の光路上で、対物レンズ２９に近接して配置される。すなわち、図４の空間光変調器２８は、平行ビームの信号光４２を空間的に変調するのに対して、図７の空間光変調器２８は、対物レンズ２９によって集束される途中の信号光４２を空間的に変調する。
【００６８】
このようなホログラム記録装置５００で記録されたホログラムに対して、図６のホログラム再生装置４００は、記録時の参照光と反対方向に進む再生参照光１３をホログラム記録媒体３の裏面３ｒに入射させてホログラムを再生する。この場合、記録時の信号光４２と複素共役の関係にある再生信号光１４が発生する。したがって、記録時に空間光変調器２８が設置されていた場所に光検出器７を配置すれば、光検出器７によって空間光変調器２８の変調パターンを再生することができる。このため、再生時には対物レンズが不要になるので、ホログラム再生装置４００の一層の小型化が可能になる。
【００６９】
上述の実施の形態１〜３では、入射光１１の入射角ψは予め定める値に固定されている。一方、再生参照光１３のホログラム記録媒体３への入射角は、裏面３ｒ側に配置された偏向ミラー４を角変位させることによって、再生すべきホログラムに応じて変化させる。これに対して、裏面３ｒ側の偏向ミラー４の反射方向を固定し、入射光１１の入射角ψを再生すべきホログラムに応じて変化させる構成としてもよい。あるいは、入射光１１の入射角ψおよび裏面３ｒ側の偏向ミラーの反射方向の両方とも再生するホログラムに応じて変化させてもよい。いずれの場合も、前述の式（４）の関係が満たされていれば、入射光１１がホログラム記録媒体３の表面で反射した反射光１５が光検出器７に入射することを抑制できるので、再生信号光１４の品質の低下を防ぐことができる。
【００７０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】この発明の実施の形態１によるホログラム再生装置１００の構成を示す図である。
【図２】角度多重方式によって記録されたホログラムの再生について説明するための図である。
【図３】図１のピンホールフィルタ５の機能を説明するための図である。
【図４】ホログラム記録装置２００の構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２によるホログラム再生装置３００の構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３によるホログラム再生装置４００の構成を示す図である。
【図７】ヴァンデアルクト型のホログラムを記録するホログラム記録装置５００の構成を示す図である。
【図８】従来技術１によるホログラム再生装置の構成を示す図である。
【図９】従来技術２の前提となる透過型ホログラムの記録方法の説明図である。
【図１０】従来技術２による透過型ホログラムの再生方法の説明図である。
【図１１】図１０のホログラム再生方法の変形例の説明図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  レーザ光源、２  コリメートレンズ、３  ホログラム記録媒体、３ｆ  正面（第１の面）、３ｒ  裏面（第２の面）、４  偏向ミラー（反射部）、５  ピンホールフィルタ、６  対物レンズ、７  光検出器、１０  ホログラム、１１  入射光、１２  再生参照光、１２  透過光、１３  再生参照光、１４  再生信号光、１５  反射光、１８  偏光子、１９，１９ａ  入射光生成部、１００，３００，４００  ホログラム再生装置、２００，５００  ホログラム記録装置、θ  再生信号光の広がり角、φ  再生信号光の出射角、ψ  入射光の入射角。
【図１】
2010002575.tif 000003
【図２】
2010002575.tif 000004
【図３】
2010002575.tif 000005
【図４】
2010002575.tif 000006
【図５】
2010002575.tif 000007
【図６】
2010002575.tif 000008
【図７】
2010002575.tif 000009
【図８】
2010002575.tif 000010
【図９】
2010002575.tif 000011
【図１０】
2010002575.tif 000012
【図１１】
2010002575.tif 000013