(57)【要約】【課題】  入力されたデータ信号の排他的論理和演算と、光変調とを行うことのできる光変調器を提供する。【解決手段】  光変調器８は、独立に反射率を制御可能な複数の画素１０を備える。各画素１０は、基板３０と、第１反射層３２と、印加された電界に応じて屈折率が変化する光変調膜３４と、透明電極３６と、第２反射層４０と、を備える。第１反射層３２と透明電極３６とは電極対を形成する。光変調器８に光を照射し、第１反射層３２と透明電極３６にそれぞれデータ信号を入力すると、そのデータ信号の排他的論理和演算の結果を光出力する。【選択図】  図１
2006350031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の反射層と、
前記第１の反射層上に設けられ印加された電界に応じて屈折率が変化する光変調膜と、
前記光変調膜上に設けられた第２の反射層と、
前記光変調膜に電界を印加する電極対と、
を備え、
前記電極対のそれぞれの電極に入力されたデータ信号の排他的論理和演算を行い、その演算結果を光出力することを特徴とする光変調器。
【請求項２】
第１の反射層と、
前記第１の反射層上に設けられ印加された電界に応じて屈折率が変化する光変調膜と、
前記光変調膜上に設けられた透明電極と、
前記透明電極上に設けられた第２の反射層と、
を備え、
前記第１の反射層と前記透明電極とが前記光変調膜に電界を印加する電極対を形成し、
前記電極対のそれぞれの電極に入力されたデータ信号の排他的論理和演算を行い、その演算結果を光出力することを特徴とする光変調器。
【請求項３】
前記光変調膜は、印加された電界の２乗に比例して屈折率が変化する電気光学材料で形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の光変調器。
【請求項４】
前記電気光学材料は、チタン酸ジルコン酸鉛またはチタン酸ジルコン酸ランタン鉛であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光変調器。
【請求項５】
当該光変調器は、半導体基板上に形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光変調器。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の光変調器と、
前記光変調器に光を照射する発光部と、
前記光変調器から出力される光を受ける受光部と、
を備えることを特徴とする光制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排他的論理和演算を実行可能な光変調器およびそれを用いた光制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大容量の記録方式として、ホログラムの原理を利用したホログラム記録装置が知られている（たとえば特許文献１）。ＣＤやＤＶＤなどでは、平面ディスクなどの記録媒体にいわば２次元的にデータを記録するのに対し、ホログラム記録装置では、参照光を記録媒体に当てる角度を変えることで３次元的に記録するため、ＣＤやＤＶＤなどに比べ飛躍的に大容量のデータを記録することができる。
【０００３】
ホログラム記録装置では、保存するデータをデジタルデータとし、それをマトリクス状に配列したデータページに変換する。このデータページは、空間光変調器（ＳＬＭ：Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）によって、空間的に光変調されて記録媒体に照射される。空間光変調器は、それぞれ独立に透過率または反射率を制御することのできる複数の画素を有しており、この画素の透過率または反射率をデータページに応じて制御することによって、空間的に変調された信号光を生成することができる。
【０００４】
ところで、ＣＤやＤＶＤなどの記録媒体は、デジタル方式で記録されているため、品質の劣化なく容易にコピーが可能である。近年のこれらの記録装置、記録媒体の普及により、著作権者等の許可なくコピー行為を行う不正コピーが横行しており、問題となっている。
【０００５】
そこで、不正コピーを防止するために、さまざまなデータを暗号化する方法が提案されている（たとえば特許文献２）。特許文献２などで用いられているデータ暗号化方法では、暗号化するデータと、暗号鍵データとの排他的論理和演算を行うことによって暗号化を行っている。暗号鍵は、数種類用意される場合もある。そして、たとえばライセンスを受けた者のみが暗号鍵を付与され、暗号化されたデータを復号化してＤＶＤなどを再生することができる。
【特許文献１】特開２００２−２９７００８号公報
【特許文献２】特開２００４−６３０１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
複数の画素を有する空間光変調器を用いてデータページの光変調を一度に行うホログラム記録装置の場合、暗号鍵を用いてデータページを暗号化するためには、排他的論理和演算処理を空間光変調器の画素の数だけ実行しなければならない。また、複数の暗号鍵を用いてより複雑な暗号化を行うためには、さらに多くの演算処理を要する。
【０００７】
複数の画素の排他的論理和演算処理を行う場合、画素ごとに演算回路を設けて演算処理を行う方法が考えられるが、画素数が増えると回路面積が増大し、回路構成が複雑となる。また、画素の数よりも少ない数の演算回路により、逐次的に演算処理を行う方法も考えられるが、演算処理に時間がかかるため、高速なデータ書き込みを行うことができない。
【０００８】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、入力されたデータ信号の排他的論理和演算と、光変調とを行うことのできる光変調器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の光変調器は、第１の反射層と、第１の反射層上に設けられ印加された電界に応じて屈折率が変化する光変調膜と、光変調膜上に設けられた第２の反射層と、光変調膜に電界を印加する電極対と、を備え、電極対のそれぞれの電極に入力されたデータ信号の排他的論理和演算を行い、その演算結果を光出力する。
【００１０】
この態様によると、光変調器単体で排他的論理和演算と光変調とを同時に行うことができるので、回路面積を削減でき、回路構成を簡略化することができる。また、電気光学効果を利用して光変調器を構成しているので、高速な演算処理を行うことができる。
【００１１】
本発明の別の態様も、光変調器である。この光変調器は、第１の反射層と、第１の反射層上に設けられ印加された電界に応じて屈折率が変化する光変調膜と、光変調膜上に設けられた透明電極と、透明電極上に設けられた第２の反射層と、を備え、第１の反射層と透明電極とが光変調膜に電界を印加する電極対を形成し、電極対のそれぞれの電極に入力されたデータ信号の排他的論理和演算を行い、その演算結果を光出力する。
【００１２】
この態様によっても、光変調器単体で排他的論理和演算と光変調とを同時に行うことができるので、回路面積を削減でき、回路構成を簡略化することができる。また、この場合、光変調膜を電極対が挟む構造となるので、光変調膜に効果的に電界を印加することができ、好適に電気光学効果を利用することができる。
【００１３】
光変調膜は、印加された電界の２乗に比例して屈折率が変化する電気光学材料で形成されてもよい。また、電気光学材料は、チタン酸ジルコン酸鉛またはチタン酸ジルコン酸ランタン鉛であってもよい。この場合、好適に光変調器を構成することができる。
【００１４】
光変調器は、半導体基板上に形成されてもよい。この場合、光変調器の電極対に入力されるデータ信号を制御するスイッチング素子を半導体基板に形成することができる。
【００１５】
本発明の別の態様は、光制御装置である。この装置は、光変調器と、光変調器に光を照射する発光部と、光変調器から出力される光を受ける受光部と、を備える。この態様によると、たとえばホログラム記録装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る光変調器によれば、光変調器単体で、排他的論理和演算機能と、光変調機能と、を同時に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１（ａ）は、本実施の形態に係る光変調器８の平面図である。光変調器８は、照射された光を空間的に変調して出力することのできる反射型の空間光変調器である。光変調器８は、基板３０上にマトリクス状に配列された画素１０を備える。本実施の形態では、８行×８列に画素１０を配列した例を図１（ａ）に示すが、行および列の数について特に制限はなく、画素は１つだけであってもよい。各画素１０は、２０μｍ×２０μｍ程度のサイズにて構成される。各画素１０には、論理演算を行う２つのデータ信号ＶＡおよびＶＢが入力される。
【００１８】
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す光変調器８のＡ−Ａ’線断面図を示す。光変調器８は、基板３０、第１反射層３２、光変調膜３４、透明電極３６、配線３８、第２反射層４０を含む。
【００１９】
光変調器８は、基板３０上に形成される。この基板３０の材料としては、表面が平坦なガラス、シリコンなどを好適に用いることができる。たとえばシリコンからなる基板３０であれば、基板上にスイッチング素子を設け、その上に光変調器８を形成してもよい。
【００２０】
基板３０上には、第１反射層３２が形成される。第１反射層３２の材料としては、たとえばＰｔなどの金属材料を好適に用いることができる。第１反射層３２の厚みは、２００ｎｍ程度とする。本実施の形態において、第１反射層３２はＰｔで形成され、この第１反射層３２は、後述するように光変調膜３４に電界を印加する電極としても機能する。第１反射層３２をＰｔで形成した場合、第１反射層３２の反射率は５０％から８０％程度となる。この第１反射層３２は、画素１０ごとにマトリクス状に配置して形成される。各画素１０の第１反射層３２は相互に導通していない。
【００２１】
第１反射層３２の上面には光変調膜３４が設けられる。この光変調膜３４の材料としては、印加した電界に応じて屈折率が変化する固体の電気光学材料を選択する。このような電気光学材料としては、ＰＬＺＴ（チタン酸ジルコン酸ランタン鉛）、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ＬｉＮｂＯ３、ＧａＡ−ＭＱＷ、ＳＢＮ（（Ｓｒ，Ｂａ）Ｎｂ２Ｏ６）等を用いることができるが、特にＰＬＺＴが好適に用いられる。ＰＬＺＴ、ＰＺＴ等は、印加された電界の２乗に比例して屈折率が変化する電気光学材料である。
【００２２】
光変調膜３４の膜厚ｔは、入射光の入射角および波長に応じて決定され、たとえば入射光を６５０ｎｍ付近の赤色光とした場合、５００ｎｍから１５００ｎｍの範囲で形成するのが望ましい。後述のように、光変調膜３４に印加される電界は、厚み方向に印加されるため、膜厚を１５００ｎｍ以下とすることで、十分な屈折率変化を得るための電界を印加することが容易となる。また、膜厚を５００ｎｍ以上とすることで、十分な光学膜厚変化を得ることができる。
【００２３】
光変調膜３４の上面には、透明電極３６が設けられる。透明電極３６は、たとえば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、ＩｒＯ２などにより形成することができる。透明電極３６をＩＴＯやＺｎＯで形成した場合、その厚みは１００ｎｍ〜１５０ｎｍ程度とする。ＩｒＯ２で形成する場合には、膜厚をより薄く、例えば５０ｎｍ程度とすることが望ましい。この透明電極３６は、抵抗値と透過率がトレードオフの関係となるため、その厚みは実験的に定めてもよい。この光変調膜３４は、透明電極３６と同じように、画素１０ごとにマトリクス状に配置して形成される。各画素１０の透明電極３６は相互に導通していない。
【００２４】
透明電極３６の上面には、第２反射層４０が形成される。この第２反射層４０は、誘電体多層膜によって形成され、屈折率ｎの異なる第１誘電体膜４２、第２誘電体膜４４が交互に積層される。第１誘電体膜４２、第２誘電体膜４４の材料の組み合わせとしては、ＳｉＯ２（ｎ＝１．４８）、Ｓｉ３Ｎ４（ｎ＝２．０）を用いることができる。
【００２５】
誘電体多層膜をシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜で形成する場合、シリコン半導体集積回路の製造プロセスおよび製造装置を使用することができる。
【００２６】
誘電体多層膜は、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成することができる。ＳｉＯ２膜は、ＴＥＯＳ、Ｏ２雰囲気中で温度２００℃の条件で成長させ、Ｓｉ３Ｎ４膜は、ＳｉＨ４、ＮＨ３雰囲気中で温度２００℃の条件で好適に成長させることができる。また、誘電体多層膜は、イオンビームスパッタ法により形成してもよい。
【００２７】
第１誘電体膜４２、第２誘電体膜４４のそれぞれの膜厚ｔ１、ｔ２は、光変調器８に入射する光の波長の１／４となるように設計する。すなわち、光変調器８に入射する光の波長をλ、誘電体膜の屈折率をｎとすると、各誘電体膜１層分の膜厚ｔは、ｔ＝λ／（ｎ×４）となるように調節する。
【００２８】
たとえば、光変調器８に波長λ＝６３３ｎｍの赤色のレーザ光が用いられる場合には、第１誘電体膜４２の膜厚ｔ１は、その材料としてＳｉＯ２（ｎ＝１．４８）とした場合、ｔ１＝６３３／（４×１．４８）＝１０６ｎｍ程度とする。また、第２誘電体膜４４の膜厚ｔ２は、材料としてＳｉ３Ｎ４（ｎ＝２．０）を用いた場合、ｔ２＝６３３／（４×２）＝７９ｎｍ程度とする。第２反射層４０を構成する誘電体膜の膜厚ｔ１、ｔ２は、必ずしも厳密にλ／（ｎ×４）に設計されている必要はない。
【００２９】
誘電体膜の材料としてはシリコン窒化膜に替えて、ＴｉＯ３（ｎ＝２．２）を用いてもよい。この場合、第２誘電体膜４４の膜厚ｔ２は、ｔ２＝６３３／（４×２．２）＝７２ｎｍ程度とする。
【００３０】
図１において、光変調膜３４から第２反射層４０に入射する光の反射率Ｒ２は、光変調膜３４から第１反射層３２に入射する光の反射率Ｒ１と等しくなるように設計する。反射率Ｒ１は、第１反射層３２に用いる金属材料によって定まり、Ｐｔを選択する場合、５０〜８０％となる。
【００３１】
従ってこのとき、反射率Ｒ２も５０〜８０％となるように設計する。第２反射層４０の反射率Ｒ２は、第１誘電体膜４２、第２誘電体膜４４の材料および膜厚によって調節することができる。本実施の形態においては、図１に示すように、第２反射層４０は、第１誘電体膜４２および第２誘電体膜４４をそれぞれ３層づつ交互に積層している。第２反射層４０において、第１誘電体膜４２、第２誘電体膜４４を積層する順番は逆であってもよい。また、反射率Ｒ２を微調節するために、第３の誘電体膜をさらに積層してもよい。
【００３２】
第２反射層４０は、金属薄膜で形成されるハーフミラーとしてもよい。この場合、誘電体多層膜を形成する場合に比べて製造工程を簡易化することができる。
【００３３】
第２反射層４０は開口されており、配線３８を介して、透明電極３６が外部に引き出されている。配線３８の材料としてはＡｌなどが好適に用いられる。配線３８の上面には、さらに保護膜を形成してもよい。また、第１反射層３２は、基板３０内に設けられた配線（図示せず）を介して外部へ引き出されている。
【００３４】
第１反射層３２と透明電極３６は、光変調膜３４に電界を印加する電極対として機能する。透明電極３６にはデータ信号ＶＡが、第１反射層３２にはデータ信号ＶＢがそれぞれ入力される。データ信号ＶＡ、ＶＢは、ハイレベルＶＨまたはローレベルＶＬの２値をとる信号である。以下においては、データ信号ＶＡとＶＢの組み合わせを（ＶＡ、ＶＢ）と表記する。ＶＨの電圧値は、光変調膜３４として用いる材料によって異なるが、ＰＬＺＴの場合は、１５〜２０Ｖ程度であってよい。ＶＬの電圧値は、０Ｖ程度であってよい。
【００３５】
以上のように構成された光変調器８の動作について説明する。図２は、光変調器８の１画素の動作状態を模式的に示す図である。光変調器８の各画素１０は全て同様の構造なので、１つの画素１０の動作を例として説明する。図２において、図１と同一の構成要素には同一の符号を付している。また、簡略化のため、透明電極３６などの構成要素は省略している。
【００３６】
光変調器８の上方から、強度Ｉｉｎのレーザ光が入射される。光変調器８の第１反射層３２、光変調膜３４、第２反射層４０は、ファブリーペロー型の共振器を構成し、入射された光の一部が閉じこめられ、その一部が反射される。入射するレーザ光の強度をＩｉｎとし、光変調器８によって反射されるレーザ光の強度をＩｏｕｔとするとき、光変調器８の反射率Ｒは、Ｒ＝Ｉｏｕｔ／Ｉｉｎで定義される。
【００３７】
図３は、光変調器８に入射する光の波長λと反射率Ｒの関係を示す図である。第１反射層３２、光変調膜３４、第２反射層４０により構成されるファブリーペロー型の共振器は、
λｍ＝（２ｎｔｃｏｓθ）／ｍ  …（式１）
で与えられる。ここで、ｍは次数、ｎは光変調膜３４の屈折率、ｔは光変調膜３４の膜厚、θは、光変調膜３４におけるレーザ光の入射角である。図３に示すように、光変調器８の反射率Ｒは、共振波長λｍにおいて最小値をとる。
【００３８】
上述のように、光変調膜３４の屈折率ｎは、光変調膜３４に印加される電界Ｅに依存する。いま、（ＶＡ＝ＶＨ、ＶＢ＝ＶＬ）とすると、光変調膜３４には、透明電極３６から第１反射層３２に向かう方向に電界Ｅ＝（ＶＨ−ＶＬ）／ｔが印加される。光変調膜３４としてＰＬＺＴを用いた場合、光変調膜３４の屈折率ｎの変化量Δｎと、印加される電界Ｅとの間には、
Δｎ＝１／２×（ｎ）３×Ｒ×Ｅ２  …（式２）
の関係が成り立つ。ここでＲは電気光学定数（カー定数）である。本実施の形態では、光変調膜３４を、第１反射層３２と透明電極３６とからなる電極対が挟む構造となるので、光変調膜３４に効果的に電界を印加することができ、好適に電気光学効果を利用することができる。
【００３９】
図３に示す（Ｉ）は、光変調膜３４に電界が印加されない場合の反射特性である。光変調膜３４に電界が印加されない場合とは、データ信号ＶＡとＶＢの値が等しい場合であり、（ＶＡ＝ＶＨ、ＶＢ＝ＶＨ）と、（ＶＡ＝ＶＬ、ＶＢ＝ＶＬ）の場合の２通りがある。このとき、画素１０の共振波長はλｍ１である。
【００４０】
データ信号ＶＡとＶＢの値が異なる場合、すなわち、（ＶＡ＝ＶＨ、ＶＢ＝ＶＬ）と、（ＶＡ＝ＶＬ、ＶＢ＝ＶＨ）の場合には、光変調膜３４に電界Ｅが印加される。このとき、式２に従って光変調膜３４の屈折率ｎがΔｎだけ変化する。屈折率ｎがΔｎ変化すると、式１から、共振波長λｍも変化する。図３に示す（ＩＩ）は、共振波長が変化したときの反射特性である。このときの画素１０の共振波長はλｍ２である。このように、データ信号ＶＡとＶＢの値が異なる場合には、共振波長λｍがλｍ１からλｍ２にシフトする。（ＶＡ＝ＶＨ、ＶＢ＝ＶＬ）の場合と、（ＶＡ＝ＶＬ、ＶＢ＝ＶＨ）の場合とでは、光変調膜３４に印加される電界の向きが異なるが、式２からΔｎは電界Ｅの２乗に比例するため、どちらの場合でも共振波長λｍのシフトする方向は同一である。
【００４１】
（ＶＡ＝ＶＨ、ＶＢ＝ＶＬ）の場合と、（ＶＡ＝ＶＬ、ＶＢ＝ＶＨ）の場合には、共振波長がλｍ１からλｍ２にシフトすることにより、光変調器８の反射率はＲｍ１からＲｍ２に大きくなる。入射光の強度Ｉｉｎが一定であるとすれば、反射光の強度Ｉｏｕｔは反射率に比例する。このように、画素１０は、透明電極３６と第１反射層３２に入力されるデータ信号ＶＡ、ＶＢの組み合わせを変えることによって、反射光の強度、すなわち画素１０の光出力のオンオフを制御することができる。
【００４２】
図４は、画素１０に入力するデータ信号ＶＡ、ＶＢと、共振波長λｍの変化量Δλおよび画素のオンオフ状態との関係をまとめた図である。画素１０に入力するデータ信号が、（ＶＡ＝ＶＬ、ＶＢ＝ＶＬ）または（ＶＡ＝ＶＨ、ＶＢ＝ＶＨ）の場合には、画素１０の共振波長λｍは変化しない（Δλ＝０）。このとき画素１０はオフ状態（光出力がない、または非常に弱い状態）である。一方、画素１０に入力するデータ信号が（ＶＡ＝ＶＬ、ＶＢ＝ＶＨ）または（ＶＡ＝ＶＨ、ＶＢ＝ＶＬ）の場合には、画素１０の共振波長λｍがある一定の値Δλ１だけ変化する。このとき画素１０はオン状態（光を出力している状態）である。
【００４３】
図４から、データ信号ＶＡとＶＢの値が一致している場合には、画素１０はオフ状態となり、データ信号ＶＡとＶＢの値が不一致である場合には、画素１０はオン状態となっていることが分かる。すなわち、画素１０は、入力されるデータ信号ＶＡとＶＢの排他的論理和演算を行い、その演算結果に従って入射光を変調し、出力することができる。
【００４４】
以上、光変調器８の１つの画素１０の動作について説明したが、光変調器８の全ての画素に対して独立にデータ信号ＶＡ、ＶＢを入力することによって、複数の画素について排他的論理和演算と光変調とを同時に行うことができる。
【００４５】
本実施の形態に係る光変調器８によれば、光変調器８単体で排他的論理和演算機能と光変調機能とを同時に実現することができるので、排他的論理和演算の電気回路が不要となり、回路面積の削減、回路構成の簡略化が可能となる。また、電気光学効果を利用して光変調器８を構成しているので、高速な演算処理を行うことができる。
【００４６】
図５（ａ）は、光変調器８の制御回路１４０を示す図である。光変調器８の画素１０に対してデータ信号ＶＡおよびＶＢを入力する場合、画素１０の数が少ない場合にはそれぞれの画素１０に対して制御回路を用意すればよいが、画素１０の数が多くなると膨大な数の制御回路が必要となり、コスト上現実的ではない。図５に示す制御回路１４０では、アクティブマトリクス制御方式とし、走査回路１３２とサンプルホールド回路１３４とを用いることで、制御回路の数を削減することができる。
【００４７】
図５（ｂ）および（ｃ）を用いて制御回路１４０の動作について説明する。図５（ｂ）は、制御回路１４０の１行のライン１２８を拡大した図である。図５（ｃ）は、光変調器８のセル回路１３０を示す図である。セル回路１３０は、画素１０に入力するデータ信号を制御するスイッチング素子であるＴＦＴ１３６と、１３８とを備える。なお、図（ｃ）では、簡略化のため等価回路を用いて画素１０を示している。セル回路１３０は、光変調器８の基板に形成してもよい。
【００４８】
まず、走査回路１３２によってゲート電極線１４２を順々に走査し、１つのゲート電極線１４２上のすべてのＴＦＴ１３６、１３８を一時的に導通状態にする。その導通状態の間にサンプルホールド回路１３４から、データ信号線１４４を介してデータ信号ＶＡが、データ信号線１４６を介してデータ信号ＶＢが、画素１０に入力される。画素１０は強誘電体である光変調膜を２つの電極で挟んだキャパシタ構造であるため、次の走査時まで電圧が保持される。すなわち、次の走査時までは光変調膜に電界が印加され続け、画素１０のオンオフ状態を保持することができる。
【００４９】
光変調器８を用いてさまざまな光制御装置を構成することができる。図６は、本実施の形態に係る光変調器８を用いたホログラム記録装置１００を示す図である。ホログラム記録装置１００は、発光部であるレーザ光源１０２と、ビームスプリッタ１０４と、ビームエキスパンダ１０６と、光変調器８と、データ信号書き込み手段１１０と、フーリエ変換レンズ１１２と、受光部である記録媒体１１４と、ミラー１１６と、回動ミラー１１８と、メモリ１２０とを主に有する。メモリ１２０には、暗号鍵データが記録されている。
【００５０】
ホログラム記録装置１００において、レーザ光源１０２から発せられたレーザ光は、ビームスプリッタ１０４で２つの光に分割される。そのうち一方の光は、ビームエキスパンダ１０６でビーム径が拡大され、平行光として光変調器８に照射される。
【００５１】
データ信号書き込み手段１１０は、光変調器８にデータ信号１２２を送信する。データ信号１２２は、“０”または“１”のデジタルデータであり、図６では便宜上、３×３の画素についての例を示している。また、データ信号と同期して、メモリ１２０からは、暗号鍵データ１２４が光変調器８に送信される。暗号鍵データ１２４も、３×３の画素についての例を示している。
【００５２】
データ信号１２２は、光変調器８の透明電極に入力され、暗号鍵データ１２４は、第１反射層に入力される。また、逆に、透明電極に暗号鍵データ１２４を、第１反射層にデータ信号１２２を入力してもよい。なお、図示していないが、光変調器８へのデータ信号１２２および暗号鍵データ１２４の入力は、図５で示した制御回路１４０を用いて行ってよい。
【００５３】
光変調器８は、上述したように、光を照射されると、入力されたデータ信号１２２と暗号鍵データ１２４の排他的論理和演算の結果に応じて空間的に変調された光暗号データ１２６を出力することができる。なお、図６に示した光暗号データ１２６では、光強度が相対的に強い部分を“１”と、弱い部分を“０”と示している。この信号光は、フーリエ変換レンズ１１２を通過してフーリエ変換され、記録媒体１１４内に集光される。
【００５４】
一方、ビームスプリッタ１０４において分割されたもう一方の光は、参照光としてミラー１１６および回動ミラー１１８を経て記録媒体１１４内に導かれる。記録媒体１１４内において、光暗号データ１２６と参照光の光路とが交差して光干渉パターンを形成する。光干渉パターン全体が屈折率の変化（屈折率格子）として記録媒体１１４に記録される。
【００５５】
ホログラム記録装置１００において、このように、１フレームの画像が記録媒体１１４に記録される。１フレームの画像の記録が終了したら、回動ミラー１１８を所定量回転するとともにその位置を所定量平行移動させ、記録媒体１１４に対する参照光の入射角度を変化させ、２フレーム目の画像を同じ手順で記録する。このような処理を繰り返すことにより、データ信号１２２を暗号鍵データ１２４によって暗号化したデータが、記録媒体１１４に角度多重記録される。
【００５６】
上記においては、光変調器８をホログラム記録装置７０に用いる場合について説明したがこれには限定されず、ＣＤやＤＶＤなどの記録装置や、データ信号を暗号化して光通信を行う場合などにも使用することができる。
【００５７】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。
【００５８】
たとえば、本実施の形態では、図１に示すように、第１反射層３２と透明電極３６とで電極対を構成して光変調膜３４に電界を印加する構造としたが、これには限定されず、光変調膜３４に電界を印加するための電極対は光変調膜３４の上面に櫛形電極として形成してよい。このとき、電界は光変調膜３４に対して横方向に印加される。この場合においても、櫛形電極は、ＩＴＯなどで形成された透明電極とすることが望ましい。
【００５９】
また、実施の形態では、透明電極３６の上層に第２反射層４０を形成したが、これは逆であってもよい。この場合、第２反射層４０の上層に透明電極３６を形成することになるため、第２反射層４０をより平坦化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】（ａ）は、本実施の形態に係る光変調器の平面図である。（ｂ）は、（ａ）に示す光変調器のＡ−Ａ’線断面図である。
【図２】光変調器の画素の動作状態を模式的に示す図である。
【図３】光変調器に入射する光の波長λと反射率Ｒの関係を示す図である。
【図４】画素に入力するデータ信号ＶＡ、ＶＢと、共振波長λｍの変化量Δλおよび画素のオンオフ状態との関係をまとめた図である。
【図５】（ａ）は、光変調器の制御回路を示す図である。（ｂ）は、制御回路の１行のラインを拡大した図である。（ｃ）は、光変調器のセル回路を示す図である。
【図６】本実施の形態に係る光変調器を用いたホログラム記録装置を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
８  光変調器、  １０  画素、  ３０  基板、  ３２  第１反射層、  ３４  光変調膜、  ３６  透明電極、  ３８  配線、  ４０  第２反射層、  ４２  第１誘電体膜、  ４４  第２誘電体膜、  １００  ホログラム記録装置、  １０２  レーザ光源、  １０４  ビームスプリッタ、  １０６  ビームエキスパンダ、  １０８  ホログラム記録装置、  １１０  データ信号書き込み手段、  １１２  フーリエ変換レンズ、  １１４  記録媒体、  １１６  ミラー、  １１８  回動ミラー、  １２０  メモリ、  １２２  データ信号、  １２４  暗号鍵データ、  １２６  光暗号データ、  １２８  １行のライン、  １３０  セル回路、  １３２  走査回路、  １３４  サンプルホールド回路、  １３６、１３８  ＴＦＴ、  １４０  制御回路、  １４２  ゲート電極線、  １４４、１４６  データ信号線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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