(57)【要約】【課題】  再生時に信号光に対応する領域に存在する漏れ光を除去し、再生特性の向上を図ることができるホログラム記録再生装置を提供すること。【解決手段】  本発明のコリニア方式を用いたホログラム記録再生装置は、光源１１１とビームスプリッタ１１５との間に、記録時に入射された光を透過し、再生時に入射された光のうち信号光に対応する光を遮蔽する光制御素子１１６を具備する。これにより、例えば空間光変調器１６０の第１液晶素子１１４の精度に起因して再生時に生じた信号光に対応する領域に存在する漏れ光は光制御素子１１６により遮蔽され、撮像素子１２０に導かれることはなくなる。従って、再生時に信号光に対応する領域に存在する漏れ光に起因するノイズを除去し、再生特性の向上を図ることができる。【選択図】  図１
2006301465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラム記録媒体に対してホログラムを記録し、再生するホログラム記録再生装置であって、
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光から信号光を生成する第１の領域及び参照光を生成する第２の領域とを有する空間光変調器と、
記録時に前記空間光変調器により生成された信号光と参照光とを前記ホログラム記録媒体に集光させ、再生時に前記参照光に対する前記ホログラム記録媒体からの戻り光を平行光にする対物レンズと、
前記対物レンズを介した戻り光を前記空間光変調器と前記対物レンズとの間の光路から分離する光学素子と、
前記光学素子により分離された戻り光を受光する受光素子と、
前記光源と前記光学素子との間に配置され、記録時に入射された光を透過し、再生時に入射された光のうち前記第１の領域に対応する光を遮蔽する光制御素子と、
を具備することを特徴とするホログラム記録再生装置。
【請求項２】
請求項１に記載のホログラム記録再生装置であって、
前記空間光変調器は第１液晶素子及び一方向の偏光面の光のみを透過する第１偏光フィルタとを有することを特徴とするホログラム記録再生装置。
【請求項３】
請求項２に記載のホログラム記録再生装置であって、
前記第１液晶素子は透過型液晶素子であることを特徴とするホログラム記録再生装置。
【請求項４】
請求項２に記載のホログラム記録再生装置であって、
前記光制御素子は回転可能であり、前記光制御素子は、前記第１の領域に対応した領域が一方向の偏光面の光を透過する部分偏光フィルタであることを特徴とするホログラム記録再生装置。
【請求項５】
請求項１に記載のホログラム記録再生装置であって、
前記光制御素子は、第２液晶素子及び第２偏光フィルタからなることを特徴とするホログラム記録再生装置。
【請求項６】
請求項１に記載のホログラム記録再生装置であって、
前記光制御素子は、記録時に入射された光を透過する記録用領域及び再生時に入射された光のうち前記第１の領域に対応する光を遮蔽する再生用領域を有し、前記記録用領域及び前記再生用領域の切り替えが可能であることを特徴とするホログラム記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム記録再生装置、特にコリニアホログラム記録再生方式を用いたホログラム記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィを使ってデータを記録するホログラム記録再生装置の開発が進められている。
【０００３】
ホログラム記録再生装置では、光源の出射光を空間光変調器により変調して（データが重畳された）信号光および参照光の２つを生成し、これらを偏光フィルタに通過させることによって明暗をパターン化したのち、ホログラム記録媒体の同一場所に照射する。その結果、ホログラム記録媒体上で信号光と参照光が干渉して照射点に回折格子（ホログラム）が形成され、ホログラム記録媒体にデータが記録される。
【０００４】
記録済みのホログラム記録媒体に参照光を照射することで、記録時に形成された回折格子から回折光（再生信号光）が発生する。この再生信号光は記録時の信号光に重畳されたデータを含んでいるので、これを受光素子で受光して記録した信号を再生できる。
【０００５】
このようなホログラム記録再生装置において、信号光と参照光とを同一軸上に設け、一つの対物レンズで信号光と参照光とを記録再生するコリニアホログラム記録再生方式が検討されている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
このコリニアホログラム記録再生方式は、従来のホログラム記録再生方式と比較して、光学系の簡素化や現状の光記録装置で用いられている位置制御技術の応用が可能になる、といった様々な利点を持つ。
【特許文献１】特開２００４−３１１００１号（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、コリニアホログラム記録再生方式では、信号光と参照光とが同一の光軸上にあるため、再生時において、光源からの出射される光量が多いので信号光に対応する領域にも多少の光が漏れてしまう。このため、再生時に信号光に対応する領域に存在する漏れ光も受光素子に導かれてしまい、これが再生信号光に対するノイズとなって、再生特性が劣化する問題があった。
【０００８】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、再生時に信号光に対応する領域に存在する漏れ光を除去し、再生特性の向上を図ることができるホログラム記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決するため、本発明に係るホログラム記録再生装置は、ホログラム記録媒体に対してホログラムを記録し、再生するホログラム記録再生装置であって、光を出射する光源と、前記光源から出射された光から信号光を生成する第１の領域及び参照光を生成する第２の領域とを有する空間光変調器と、記録時に前記空間光変調器により生成された信号光と参照光とを前記ホログラム記録媒体に集光させ、再生時に前記参照光に対する前記ホログラム記録媒体からの戻り光を平行光にする対物レンズと、前記対物レンズを介した戻り光を前記空間光変調器と前記対物レンズとの間の光路から分離する光学素子と、前記光学素子により分離された戻り光を受光する受光素子と、前記光源と前記光学素子との間に配置され、記録時に入射された光を透過し、再生時に入射された光のうち前記第１の領域に対応する光を遮蔽する光制御素子と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、記録時に入射された光を透過し、再生時に入射された光のうち信号光に対応する領域を通過する光を遮蔽する光制御素子を配置したので、再生時に信号光に対応する領域に生じた漏れ光は、この光制御素子により遮蔽され、受光素子に導かれることはなくなる。従って、再生時に、信号光に対応する領域に生じる漏れ光に起因するノイズが除去され、再生特性の向上を図ることができる。
【００１１】
また、前記空間光変調器は第１液晶素子及び一方向の偏光面の光のみを透過する第１偏光フィルタとを有することを特徴とする。
【００１２】
このように空間光変調器として第１液晶素子及び第１偏光フィルタを用いることができる。ここで、空間光変調器として液晶素子を用いる際、液晶素子の精度が不十分であると、信号光に対応する領域に存在する光を液晶素子及び偏光フィルタにより完全に遮蔽できず、再生時にいくらかの光が信号光に対応する領域に漏れてしまうことになる。そのため、再生時においては空間光変調器は参照光成分のみを表示させるわけだが、本来表示させない信号光に対応する領域にも液晶素子の精度に起因した漏れ光が生じてしまい、この漏れ光が再生信号光に対するノイズとなって再生特性が劣化していた。しかしながら、本発明においては、空間光変調器に用いる液晶素子の精度が不十分であっても、記録時に入射される光を透過し再生時に入射される光のうち信号光に対応する領域の光を遮蔽する光制御素子を配置したので、再生時に信号光に対応する領域に生じた漏れ光は、光制御素子により遮蔽され、受光素子に導かれることはなくなる。従って、再生時に、信号光に対応する領域に生じる漏れ光に起因するノイズが除去され、再生特性の向上を図ることができる。液晶素子としては透過型、反射型のいずれをも用いることができる。
【００１３】
また、前記第１液晶素子は透過型液晶素子であることを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、光軸を1本にすることができるので光軸合わせが容易となり、ホログラム記録再生装置の光学系の組み立てを容易かつ確実に行うことができる。すなわち、空間光変調器として透過型液晶素子を用いる場合、反射型液晶素子を用いる場合と比較して、光軸を１本にすることができるので光軸合わせが容易であるというメリットがある反面、透過型液晶素子の精度が悪いため、再生時に信号光に対応する領域に生じる漏れ光に起因するノイズが特に問題となっていた。しかしながら、記録時に入射される光を透過し再生時に入射される光のうち信号光に対応する領域の光を遮蔽する光制御素子を設けることにより、液晶素子の精度に起因するノイズを除去することができるので、空間光変調器として透過型液晶素子を用いる場合、本発明の光制御素子を用いることは有効である。
【００１５】
また、前記光制御素子は回転可能であり、前記光制御素子は、前記第１の領域に対応した領域が一方向の偏光面の光を透過する部分偏光フィルタであることを特徴とする。
【００１６】
このような構成によれば、光制御素子を回転可能に設計し、部分的に偏光機能を有する偏光領域を持たせることにより、光制御素子を、記録時においては偏光領域の偏光面が第１偏光フィルタの偏光面と同一方向となるように配置し、再生時においてはこれを90度回転して偏光領域の偏光面が第１偏光フィルタの偏光面と直交するように配置することができる。これにより、記録時においては、光制御素子に入射する光は偏光することなく透過する。一方、再生時においては、光制御素子に入射する光のうち信号光に対応する領域の光は、光制御素子の偏光領域によって遮蔽されるので、信号光に対応する領域に存在する漏れ光は遮蔽される。従って、再生時に、信号光に対応する領域に生じる漏れ光に起因するノイズが除去され、再生特性の向上を図ることができる。
【００１７】
また、前記光制御素子は、第２液晶素子及び第２偏光フィルタからなることを特徴とする。
【００１８】
このように、光制御素子として第２液晶素子及び第２偏光フィルタを設けても良い。この際、記録時においては第２液晶素子及び第２偏光フィルタに入射される光を透過するように第２液晶素子を制御し、再生時においては第２液晶素子及び第２偏光フィルタに入射される光のうち信号光に対応する領域の光が遮蔽されるように第２液晶素子を制御すればよい。これにより、再生時に、信号光に対応する領域に生じる漏れ光に起因するノイズが除去され、再生特性の向上を図ることができる。
【００１９】
また、前記光制御素子は、記録時に入射された光を透過する記録用領域及び再生時に入射された光のうち前記第１の領域に対応する光を遮蔽する再生用領域を有し、前記記録用領域及び前記再生用領域の切り替えが可能であることを特徴とする。
【００２０】
このような構成によれば、記録用領域及び再生用領域の切り替えを可能とすることにより、記録時には光制御素子の記録用領域が光路に位置するように、再生時には光制御素子の再生用領域が光路に位置するように配置することができる。そして、記録時においては、光制御素子の記録用領域に入射した光は偏光することなく透過し、再生時においては、光制御素子の再生用領域に入射した光のうち信号光に対応する領域の光は遮蔽される。従って、再生時に、信号光に対応する領域に存在する漏れ光は遮蔽されるので、信号光に対応する領域に生じる漏れ光に起因するノイズが除去され、再生特性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明によれば、記録時には入射される光を透過し、再生時には入射される光のうち信号光に対応する領域の漏れ光を遮蔽する光制御素子を配置したので、記録時に用いる光に影響を及ぼすことなく、再生時に信号光に対応する領域の漏れ光が受光素子に導かれることはなくなる。従って、再生時に信号光に対応する領域に生じる漏れ光に起因するノイズが除去され、再生特性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
【００２４】
図１は本発明の第１実施形態に係るホログラム記録再生装置における光学ユニットの模式図である。図２はホログラム記録媒体の概略構成図である。
【００２５】
図１に示すように、ホログラム記録再生装置は、ホログラム記録媒体１０１へのホログラム（情報）の記録、再生を行うものであり、光学ユニット１００を備える。
【００２６】
光学ユニット１００は、記録再生用光源１１１、空間光変調器１６０、光制御素子としての部分偏光フィルタ１１６、光学素子としてのビームスプリッタ１１５、１／４波長板１１３、対物レンズ１１７、受光素子としての撮像素子１２０を有する。空間光変調器１６０は、第１液晶素子１１４及び第１偏光フィルタ１１２を有する。
【００２７】
ホログラム記録媒体１０１は、図２に示すように、基板１０１ａ上に、順に反射層１０１ｂ、ギャップ層１０１ｃ、情報記録層１０１ｄ、カバー層１０１ｅが配置されてなる。情報記録層１０１ｄは、信号光１３１と参照光１３２とによる干渉縞を屈折率（あるいは、透過率）の変化として記録する層である。反射層１０１ｂは、回折光（再生光）を反射させるための層である。
【００２８】
ホログラム記録媒体の情報記録層の構成材料として、光の強度に応じて屈折率（あるいは、透過率）の変化が行われる材料であれば、有機材料、無機材料の別を問うことなく利用可能である。無機材料として、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）のような電気光学効果によって露光量に応じ屈折率が変化するフォトリフラクティブ材料を用いることができる。有機材料として、例えば、光重合型フォトポリマー用いることができる。光重合型フォトポリマーは、その初期状態では、モノマーがマトリクスポリマー均一に分散している。これに光が照射されると、露光部でモノマーが重合し、屈折率が変化する。
【００２９】
以上のように、情報記録層の屈折率（あるいは透過率）が露光量に応じて変化することで、参照光と信号光との干渉によって生じる干渉縞を屈折率（あるいは透過率）の変化としてホログラム記録媒体１０１に記録できる。
【００３０】
ホログラム記録媒体１０１は、図示しない駆動手段でＸ−Ｙ方向またはθ方向に駆動され、空間光変調器１６０の像を多数のホログラムとして記録することができる。多重記録の手段としは、信号光や参照光にランダム位相またはある一定の位相パターンを持たせるための光学素子である例えば位相マスクを所定の位置例えばビームスプリッタ１１５の後段に配置すればよい。位相相関多重ばかりでなく、他の多重方法を用いても勿論構わない。
【００３１】
なお、光学ユニット１００を図示しない駆動手段でＸ−Ｙ方向またはθ方向に駆動するようにしてもよい。また、ホログラム記録媒体１０１はディスク状であってもよい。
【００３２】
ホログラム記録媒体１０１が移動することから、ホログラム記録媒体１０１上への記録・再生は移動方向に形成されたトラックに沿って行われる。
【００３３】
記録再生用光源１１１は、レーザ光を出射するレーザ光源であり、例えば波長４０８[ｎｍ]のレーザダイオード（ＬＤ）を備える。記録再生用光源１１１は、レーザ光を空間光変調器１６０に向けて反射するための光学素子である。
【００３４】
空間光変調器１６０は、信号光を空間的に（ここでは、２次元的に）変調して、データを重畳する光学素子である。空間光変調器１６０に入射された光は、一部は記録情報を反映した光強度変調パターンを有する信号光として、他の一部は光強度変調されない、または特定の光強度変調を受けた参照光として生成される。本実施形態においては、空間光変調器１６０として第１液晶素子１１４及び第１偏光フィルタ１１２を用い、第１液晶素子１１４は透過型液晶素子を用いた。本実施形態では、第１液晶素子１１４により例えば円形の信号光１３１の外周を囲むように参照光が形成されるようになっている。つまり、第１液晶素子１１４には、入射された光から、円形の信号光を生成するための第１の領域としての第１の変調領域１１４ａと、この第１の変調領域１１４ａを囲むようにリング状の参照光１３２を生成するための第２の領域としての第２の変調領域１１４ｂが設けられている。これにより、記録再生用光源１１１から出射されたレーザ光から光路を共通にする信号光１３１及び参照光１３２を生成することができる。偏光フィルタ１１２は、一方向、ここでは水平方向の偏光面の光だけを透過するフィルタである。第１液晶素子１１４を通過して生成された信号光１３１及び参照光１３２は、偏光フィルタ１１２を通過することにより、光の強度分布として現れる。尚、本実施形態において、第１液晶素子１１４として透過型液晶素子を用いることにより、光軸を1本にすることができるので光軸合わせが容易となり、ホログラム記録再生装置の光学系の組み立てを容易かつ確実に行うことができる。
【００３５】
部分偏光フィルタ１１６は、記録再生用光源１１１とビームスプリッタ１１５との間に配置されている。
【００３６】
以下、図３を用いて部分偏光フィルタ１１６について説明する。図３は、部分偏光フィルタ１１６の平面図である。
【００３７】
部分偏光フィルタ１１６は、該フィルタ面内で回転可能に設計され、部分的に偏光機能を有している。図３に示すように、部分偏光フィルタ１１６は、一方向の偏光面の光だけを透過する偏光機能を有する偏光領域１４１と、偏光機能を有さない無偏光領域１４２を有している。偏光領域１４１は、信号光に対応する第１の変調領域１１４ａに対応した円形状を有しており、部分偏光フィルタ１１６の偏光領域１４１以外の領域は無偏光領域１４２となっている。図３（ａ）に示すように、部分偏光フィルタ１１６は、記録時においては偏光領域１４１の偏光面が第１偏光フィルタ１１２の偏光面と一致するように配置される。そして、図３（ｂ）に示すように、再生時においては部分偏光フィルタ１１６を９０度回転させ、偏光領域１４１の偏光面が偏光フィルタ１１２の偏光面と直交するように配置させる。これにより、記録時においては、部分偏光フィルタ１１６に入射する光は偏光することなく透過する。そして、再生時においては、部分偏光フィルタ１１６に入射する光のうち偏光領域１４１、すなわち信号光に対応する領域に入射する光は、部分偏光フィルタ１１６によって遮蔽される。
【００３８】
ビームスプリッタ１１５は、第１液晶素子１１４から入射した信号光１３１及び参照光１３２が通過し、１／４波長板１１３、対物レンズ１１７を通過してホログラム記録媒体１０１からの反射光を撮像素子１２０に向けて反射する光学素子である。
【００３９】
対物レンズ１１７は、信号光１３１及び参照光１３２の双方をホログラム記録媒体１０１に集光し、かつホログラム記録媒体１０１からの反射光を平行光にするための光学素子である。
【００４０】
撮像素子１２０は、再生光の画像を入力するための素子であり、例えば２次元のＣＣＤまたはＣＭＯＳにより構成される。
【００４１】
次に、ホログラム記録再生装置の動作の概要について図４及び図５を用いて説明する。
【００４２】
図４は、記録時におけるホログラム記録再生装置の動作の概要を説明するための図である。図５は、再生時におけるホログラム記録再生装置の動作の概要を説明するための図である。
Ａ．記録時
【００４３】
記録再生用レーザ光源１１１から出射された均一な強度を持ち縦方向１５０に偏光面を持ったレーザ光１０２が空間光変調器１６０に入射する。
【００４４】
空間光変調器１６０に入射された光は、空間光変調器１６０により、一部は記録情報を反映した光強度変調パターンを有する信号光として、他の一部は光強度変調されない、または特定の光強度変調を受けた参照光として生成される。より詳細には、第１液晶素子１１４に入射したレーザ光１０２は、第１液晶素子１１４により、信号光１３１と参照光１３２の部分のみ偏光面が９０度回転する。そしてその光が水平方向１５１の偏光面の光だけが透過できる第１偏光フィルタ１１２を通過することによって、第１液晶素子１１４に入力された信号光１３１と参照光１３２が光の強度分布として現れる。
【００４５】
次に、空間光変調器１６０を通過した光は部分偏光フィルタ１１６に入射する。部分偏光フィルタ１１６は、その偏光領域１４１の偏光面が第１偏光フィルタ１１２の偏光面と一致して水平方向１５１となるように配置されている。このため、部分偏光フィルタ１１６を通過しても、部分偏光フィルタ１１６を通過する光のうち偏光領域１４１を通過する光、すなわち信号光の光強度分布は変化しない。一方、参照光１３２は、無偏光領域１４２を通過するだけなので信号光と同様時にその光強度分布は変化しない。
【００４６】
その後、部分偏光フィルタ１１６を通過した光は、ビームスプリッタ１１５を通過した後、１／４波長板１１３を通過することで円偏光となり、対物レンズ１１７を通って集光ビームとなってホログラム記録媒体１０１に照射される。そして、ホログラム記録媒体１０１内の情報記録層に干渉縞、すなわちホログラムを形成する。尚、この先の光路は記録に寄与しないが、ホログラム記録媒体１０１を反射した光は、対物レンズを経て１／４波長板を通ることで、縦方向１５０の偏光となり、ビームスプリッタ１１５で反射し、撮像素子１２０上に信号光１３１と参照光１３２が照射される。
Ｂ．再生時
【００４７】
記録再生用レーザ光源１１１から出射された均一な強度を持ち縦方向１５０に偏光面をもったレーザ光１０２が空間光変調器１６０に入射する。
【００４８】
空間光変調器１６０に入射された光は、空間光変調器１６０により、信号光は遮蔽され参照光１３２が生成される。より詳細には、第１液晶素子１１４に入射したレーザ光１０２は、第１液晶素子１１４により、参照光１３２の部分のみ偏光面が９０度回転する。そしてその光が水平方向１５１の偏光面の光だけが透過できる第１偏光フィルタ１１２を通過することによって、第１液晶素子１１４から出射された参照光１３２成分のみが光の強度分布として現れる。ここで、低回折効率のホログラムを再生する過程では、入力光の光量が多いので、空間光変調器１６０から出射される光のうち信号光に対応する領域にも多少の光が漏れている。更に、空間光変調器１６０に液晶素子を用いる際、液晶素子の精度が不十分であると、信号光に対応する領域の光が空間光変調器１６０によって十分に遮蔽されず、信号光に対応する領域に光が漏れてしまう。また、空間光変調器として液晶素子を用いる場合、反射型液晶素子及び透過型液晶素子のいずれをも用いることができるが、透過型液晶素子は反射型液晶素子と比較して精度が悪いため、上述のような再生時における信号光に対応する領域の光漏れが更に顕著となる。このように、実際には、再生時においては、空間光変調器１６０を通過した光は、参照光１３２成分だけでなく、信号光に対応する領域にも光漏れが生じている。この信号光に対応する領域に存在する漏れ光は、第１偏光フィルタ１１２と同じ偏光面を有している。
【００４９】
次に、空間光変調器１６０を通過した光は、部分偏光フィルタ１１６に入射する。部分偏光フィルタ１１６は、記録時よりも９０度回転して、偏光領域１４１の偏光面が第１偏光フィルタ１１２の偏光面と直交して縦方向１５０となるように配置されている。このため、信号光に対応する領域に存在する漏れ光の偏光面と部分偏光フィルタ１１６の偏光領域１４１の偏光面とは直交するので、部分偏光フィルタ１１６を通過する光のうち偏光領域１４１に対応する光は遮断される。一方、参照光１３２は、無偏光領域１４２を通過するだけなのでその光強度分布は変化しない。
【００５０】
その後、部分偏光フィルタ１１６を通過した光は、ビームスプリッタ１１５を通過した後、１／４波長板１１３を通過することで円偏光となり、対物レンズ１１７を通って集光ビームとなってホログラム記録媒体１０１に照射される。そして、ホログラム記録媒体１０１に照射された参照光１３２が記録されたホログラム（干渉縞）とで回折を起こすることにより再生光１３３を得る。
【００５１】
再生光１３３は、対物レンズを経て１／４波長板を通ることで、縦方向１５０の偏光となり、ビームスプリッタ１１５で反射し、撮像素子１２０上に再生信号として受光される。そして、再生信号の光強度空間分布を撮像素子１２０により検出することで、情報再生が行われる。ここで得られた再生信号は、再生時に信号光に対応する領域に存在する漏れ光が部分偏光フィルタ１１６によって遮断されているので、この漏れ光が起因するノイズが再生信号と重なることがなく、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）も良く、再生特性が向上した。
【００５２】
（第２実施形態）
【００５３】
第１実施形態においては、光制御素子として回転可能な部分偏光フィルタを用いたが、後述するように、光制御素子として液晶素子及び偏光フィルタを用いることもできる。
【００５４】
以下、第２実施形態について図６〜図９を用いて説明するが、第１実施形態と同様の構造については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００５５】
図６は本発明の第２実施形態に係るホログラム記録再生装置における光学ユニットの模式図である。図７は光制御素子に用いる第２液晶素子を通過する光の領域を示す概略平面図である。図８は、記録時におけるホログラム記録再生装置の動作の概要を説明するための図である。図９は、再生時におけるホログラム記録再生装置の動作の概要を説明するための図である
【００５６】
図６に示すように、ホログラム記録再生装置は、ホログラム記録媒体１０１へのホログラム（情報）の記録、再生を行うものであり、光学ユニット１１００を備える。
【００５７】
光学ユニット１１００は、記録再生用光源１１１、空間光変調器１６０、光制御素子としての第２液晶素子１２１及び第２偏光フィルタ１２２、光学素子としてのビームスプリッタ１１５、１／４波長板１１３、対物レンズ１１７、受光素子としての撮像素子１２０を有する。空間光変調器１６０は、第１液晶素子１１４及び第１偏光フィルタ１１２を有する。
【００５８】
第２液晶素子１２１は、記録時においては第２液晶素子１２１及び第２偏光フィルタ１２２に入射される光を透過するように制御され、再生時においては第２液晶素子１２１及び第２偏光フィルタ１２２に入射される光のうち信号光に対応する領域の光が遮蔽されるように制御される。具体的には、第２偏光フィルタ１２２を、第１偏光フィルタ１１２の偏光面と一致する偏光面を有するように、水平方向１５１に偏光面が位置するように配置する。第２液晶素子１２１は、記録時においては、第２液晶素子１２１を通過する光が偏光しないように制御され、再生時においては、信号光に対応する領域を通過する光のみが９０度偏光するように制御される。ここで用いる第２液晶素子１２１としては、例えば、図７に示すように、入射した光が通過する領域１７０のうち信号光に対応する領域１７１のみが偏光機能を有するように設計することができる。これにより、記録時においては、第２液晶素子１２１及び第２偏光フィルタ１２２に入射する光は、水平方向に偏光面を持った光なので、偏光することなくそのまま第２液晶素子１２１及び第２偏光フィルタ１２２を透過する。そして、再生時においては、第２液晶素子１２１を通過する光のうち信号光に対応する領域の光は９０度偏光されることにより縦方向１５０の偏光面を有する光となり、この光は、この偏光面と直交する偏光面を有する第２偏光フィルタ１２２により遮断される。尚、再生時、第２液晶素子１２１及び第２偏光フィルタ１２２に入射される参照光１３２成分は、第２液晶素子１２１によって偏光されないので、第２液晶素子１２１及び第２偏光フィルタ１２２を通過しても遮断されることなくそのまま透過する。
【００５９】
次に、ホログラム記録再生装置の動作の概要について図８及び図９を用いて説明する。
Ａ．記録時
【００６０】
記録時におけるホログラム記録再生装置の動作の概要を図８を用いて説明する。
【００６１】
記録再生用レーザ光源１１１から出射された均一な強度を持ち縦方向１５０に偏光面をもったレーザ光１０２が空間光変調器１６０に入射する。
【００６２】
空間光変調器１６０に入射された光は、空間光変調器１６０により、一部は記録情報を反映した光強度変調パターンを有する信号光として、他の一部は光強度変調されない、または特定の光強度変調を受けた参照光として生成される。より詳細には、第１液晶素子１１４に入射したレーザ光１０２は、第１液晶素子１１４により、信号光１３１と参照光１３２の部分のみ偏光面が９０度回転する。そしてその光が水平方向１５１の偏光面の光だけが透過できる第１偏光フィルタ１１２を通過することによって、第１液晶素子１１４に入力された信号光１３１と参照光１３２が光の強度分布として現れる。
【００６３】
次に、空間光変調器１６０を通過した光は、第２液晶素子１２１に入射する。記録時における第２液晶素子１２１は、これを通過する光を偏光する偏光機能を有さない。このため、第２液晶素子１２１及び偏光フィルタ１２２を通過しても、信号光１３１及び参照光１３２の光強度分布は変化しない。
【００６４】
その後、部分偏光フィルタ１１６を通過した光は、ビームスプリッタ１１５を通過した後、１／４波長板１１３を通過することで円偏光となり、対物レンズ１１７を通って集光ビームとなってホログラム記録媒体１０１に照射される。そして、ホログラム記録媒体１０１内の情報記録層に干渉縞、すなわちホログラムを形成する。
Ｂ．再生時
【００６５】
次に、再生時におけるホログラム記録再生装置の動作の概要を図９を用いて説明する。
【００６６】
記録再生用レーザ光源１１１から出射された均一な強度を持ち縦方向１５０に偏光面をもったレーザ光１０２が空間光変調器１６０に入射する。
【００６７】
空間光変調器１６０に入射された光は、空間光変調器１６０により、信号光は遮蔽され参照光１３１が生成される。ここで、低回折効率のホログラムを再生する過程では、入力光の光量が多いので、空間光変調器１６０から出射される光のうち信号光に対応する領域にも多少の光が漏れている。更に、空間光変調器１６０に液晶素子を用いる際、液晶素子の精度が不十分であると、信号光に対応する領域の光が空間光変調器１６０によって十分に遮蔽されず、信号光に対応する領域に光が漏れてしまう。また、空間光変調器として液晶素子を用いる場合、反射型液晶素子及び透過型液晶素子のいずれをも用いることができるが、透過型液晶素子は反射型液晶素子と比較して精度が悪いため、上述のような再生時における信号光に対応する領域の光漏れが更に顕著となる。このように、実際には、再生時においては、空間光変調器１６０を通過した光は、参照光１３２成分だけでなく、信号光に対応する領域にも光漏れが生じている。この信号光に対応する領域に存在する漏れ光は、第１偏光フィルタ１１２と同じ偏光面を有している。
【００６８】
次に、空間光変調器１６０を通過した光は、第２液晶素子１２１に入射する。第２液晶素子１２１は、信号光に対応する領域を通過する光が９０度回転するように制御されている。このため、第２液晶素子１２１を通過した信号光に対応する領域に存在する漏れ光は、その偏光面と第２偏光フィルタ１２２の偏光面とが直交するため、第２偏光フィルタ１２２により信号光に対応する領域に存在する漏れ光は遮断される。一方、参照光１３２は、第２液晶素子１２１によって偏光されることがないので、第２液晶素子１２１及び第２偏光フィルタを通過する光の強度分布は変化しない。
【００６９】
その後、部分偏光フィルタ１１６を通過した光は、ビームスプリッタ１１５を通過した後、１／４波長板１１３を通過することで円偏光となり、対物レンズ１１７を通って集光ビームとなってホログラム記録媒体１０１に照射される。そして、ホログラム記録媒体１０１に照射された参照光１３２が記録されたホログラム（干渉縞）とで回折を起こすることにより再生光１３３を得る。
【００７０】
再生光１３３は、対物レンズを経て１／４波長板を通ることで、縦方向１５０の偏光となり、ビームスプリッタ１１５で反射し、撮像素子１２０上に再生信号として受光される。そして、再生信号の光強度空間分布を撮像素子１２０により検出することで、情報再生が行われる。ここで得られた再生信号は、再生時に信号光に対応する領域に存在する漏れ光が部分偏光フィルタ１１６によって遮断されているので、この漏れ光が起因するノイズが再生信号と重なることがなく、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）も良く、再生特性が向上した。
【００７１】
（第３実施形態）
【００７２】
第１実施形態においては、光制御素子として回転可能な部分偏光フィルタを用いたが、後述するように、記録時に入射された光を透過する記録用領域及び再生時に入射された光のうち信号光に対応する領域の光を遮蔽する再生用領域を有する遮蔽機能付板を用いることもできる。
【００７３】
以下、第３実施形態について図１０及び図１１を用いて説明するが、第１実施形態と同様の構造については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００７４】
図１０は本発明の第３実施形態に係るホログラム記録再生装置における光学ユニットの模式図である。図１１は光制御素子としての遮蔽機能付板の概略平面図である。
【００７５】
図１０に示すように、ホログラム記録再生装置は、ホログラム記録媒体１０１へのホログラム（情報）の記録、再生を行うものであり、光学ユニット２１００を備える。
【００７６】
光学ユニット２１００は、記録再生用光源１１１、空間光変調器１６０、光制御素子としての遮蔽機能付板１２３、光学素子としてのビームスプリッタ１１５、１／４波長板１１３、対物レンズ１１７、受光素子としての撮像素子１２０を有する。空間光変調器１６０は、第１液晶素子１１４及び第１偏光フィルタ１１２を有する。
【００７７】
遮蔽機能付板１２３は、記録再生用光源１１１とビームスプリッタ１１５との間に配置されている。
【００７８】
図１１に示すように、遮蔽機能付板１２３は、記録用領域１２３ａ及び再生用領域１２３ｂを有している。そして、遮蔽機能付板１２３を左右に移動させることによって、記録用領域１２３ａ及び再生用領域１２３ｂのいずれを光路上に位置させるかを切り替え可能にしている。記録用領域１２３ａは、遮蔽機能付板１２３に入射される光を偏光することなく透過する。再生用領域１２３ｂは、遮蔽機能付板１２３に入射される光のうち信号光に対応する領域に入射される光を遮蔽する円形状の遮蔽部１２４を有している。遮蔽機能付板１２３は、記録時においては記録用領域１２３ａが光路に位置するように、再生時には再生用領域１２３ｂが光路に位置するように配置される。そして、記録時においては、遮蔽機能付板１２３の記録用領域１２３ａに入射した光はそのまま透過し、再生時においては、遮蔽機能付板１２３の再生用領域１２３ｂに入射された光のうち信号光に対応する領域の光は遮蔽される。従って、再生時に、信号光に対応する領域に存在する漏れ光は遮蔽されるので、信号光に対応する領域に生じる漏れ光に起因するノイズが除去され、再生特性の向上を図ることができる。
【００７９】
第３実施形態は、光制御素子として用いるものが異なるだけで、再生時において光制御素子によって信号光に対応する領域に生じる漏れ光を遮蔽する点については、第１実施形態と同様のため、ホログラム記録性装置の動作の概要については説明を省略する。本実施形態においても、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、低回折効率のホログラム再生時における信号光に対応する領域の光漏れに起因するノイズ及び液晶素子の低精度が起因するノイズを、遮蔽機能付板によって除去することができ、再生特性の向上を図ることができる。
【００８０】
尚、第３実施形態において、遮蔽機能付板１２３の遮蔽部１２４として、例えば、第１偏光フィルタ１１２の偏光面と直交する偏光面を有する部材を用いることができる。
【００８１】
上述の各実施形態においては、光路において空間変調器の後に光制御素子を配置したが、空間光変調器の前に光制御素子を配置しても同様の効果を得ることができる。
【００８２】
また、上述の各実施形態においては、空間光変調器として透過型液晶素子を用いたが反射型液晶素子を用いても良く、上述と同様に、光制御素子を用いることにより、低回折効率のホログラム再生時における信号光に対応する領域の光漏れに起因するノイズ及び液晶素子の低精度が起因するノイズを除去することができ、再生特性の向上を図ることができる。
【００８３】
また、空間光変調器として液晶素子以外に、ＤＭＤ(Ｄｉｇｉｔａｌ  ｍｉｃｒｏ  ｍｉｒｒｏｒ)やＧＬＶ(Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｌｉｇｈｔ  Ｖａｌｕｅ)素子を用いても良く、上述と同様に、光制御素子を用いることにより、低回折効率のホログラム再生時における信号光に対応する領域の光漏れに起因するノイズを除去することができ、再生特性の向上を図ることができる。
【００８４】
また、上述の実施形態においては、ホログラム記録媒体として反射型ホログラム記録媒体を用いたが、透過型ホログラム記録媒体に記録再生するホログラム記録再生装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るホログラム記録再生装置における光学ユニットの模式図。
【図２】ホログラム記録媒体の概略構成図。
【図３】部分偏光フィルタ１１６の平面図。
【図４】記録時における第１実施形態に係るホログラム記録再生装置の動作の概要を説明する図。
【図５】再生時における第１実施形態に係るホログラム記録再生装置の動作の概要を説明する図。
【図６】本発明の第２実施形態に係るホログラム記録再生装置における光学ユニットの模式図。
【図７】第２液晶素子の光の通過状態を説明する図。
【図８】記録時における第２実施形態に係るホログラム記録再生装置の動作の概要を説明する図。
【図９】再生時における第２実施形態に係るホログラム記録再生装置の動作の概要を説明する図。
【図１０】本発明の第３実施形態に係るホログラム記録再生装置における光学ユニットの模式図。
【図１１】遮蔽機能付板の平面図。
【符号の説明】
【００８６】
１００、１１００、２１００  光学ユニット
１０１  反射型のホログラム記録媒体
１１１  記録再生用光源
１１４  第１液晶素子
１１４ａ  第１の変調領域
１１４ｂ  第２の変調領域
１１２  第１偏光フィルタ
１１６  部分偏光フィルタ
１１５  ビームスプリッタ
１１７  対物レンズ
１２０  撮像素子
１２１  第２液晶素子
１２２  第２偏光フィルタ
１２３  遮蔽機能付板
１３１  信号光
１３２  参照光
１６０  空間光変調器
【図１】
2006301465.tif 000003
【図２】
2006301465.tif 000004
【図３】
2006301465.tif 000005
【図４】
2006301465.tif 000006
【図５】
2006301465.tif 000007
【図６】
2006301465.tif 000008
【図７】
2006301465.tif 000009
【図８】
2006301465.tif 000010
【図９】
2006301465.tif 000011
【図１０】
2006301465.tif 000012
【図１１】
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