(57)【要約】【課題】複雑な光学調整を必要とせずに高密度な多重記録を行なうことが可能な情報記録装置、情報再生装置および情報記録再生装置を提供する。【解決手段】ホログラム記録再生装置１００は、ホログラム記録媒体７における信号光１２や参照光１３の位置および領域サイズを空間光振幅変調器３によって制御する。そのため、ホログラム記録再生装置１００は、空間光振幅変調器３として解像度の高い空間光振幅変調器を用いることにより、信号光１２や参照光１３の位置および領域サイズを任意に設定できる。また、ホログラム記録再生装置１００は、空間光振幅変調器３によって参照光１３の位置を制御することにより、ホログラム記録媒体７への入射角を変化させることができる。これにより、角度多重記録を実現できる。【選択図】図１
2006343714.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情報を記録する情報記録装置であって、
光源から出射される光を参照光と信号光とに分割するとともに、前記ホログラム記録媒体における前記参照光および／または前記信号光の位置および領域サイズを制御する光束制御素子と、
前記信号光および前記参照光を前記ホログラム記録媒体の同一領域に導くレンズとを備える、情報記録装置。
【請求項２】
前記参照光を偏向することにより、前記ホログラム記録媒体における前記参照光と前記信号光との干渉位置を制御する光偏向素子をさらに備える、請求項１に記載の情報記録装置。
【請求項３】
ホログラム記録媒体に対して情報を記録する情報記録装置であって、
光源から出射される光を参照光と信号光とに分割する第１の回折素子と、
前記ホログラム記録媒体における前記参照光および／または前記信号光の位置および領域サイズを制御する光束制御素子と、
前記信号光および前記参照光を前記ホログラム記録媒体の同一領域に集光するレンズとを備える、情報記録装置。
【請求項４】
ホログラム記録媒体から情報を再生する情報再生装置であって、
光源から出射される光より参照光を形成し、前記ホログラム記録媒体における前記参照光の位置および領域サイズを制御する光束制御素子と、
前記参照光を前記ホログラム記録媒体に導くレンズとを備える、情報再生装置。
【請求項５】
前記参照光を偏向することにより、前記ホログラム記録媒体における前記参照光の入射角を制御する光偏向素子をさらに備える、請求項４に記載の情報再生装置。
【請求項６】
ホログラム記録媒体に対して情報を記録再生する情報記録再生装置であって、
光源から出射される光を記録時に参照光と信号光とに分割するとともに、前記ホログラム記録媒体における前記参照光および／または前記信号光の位置および領域サイズを制御する光束制御素子と、
記録時に前記信号光および前記参照光を前記ホログラム記録媒体の同一領域に導き、再生時に前記参照光を前記ホログラム記録媒体に導くレンズとを備える、情報記録再生装置。
【請求項７】
前記光束制御素子は、空間光変調器、光シャッター、可動回折格子、および可動マスクの少なくとも一つを含む、請求項６に記載の情報記録再生装置。
【請求項８】
前記ホログラム記録媒体の振動に対し、前記レンズを光軸方向にサーボ制御するアクチュエータをさらに備える、請求項６に記載の情報記録再生装置。
【請求項９】
前記レンズは、
中央部に配置されるレンズ部と、
周縁部に配置され、前記信号光が照射される前記ホログラム記録媒体内の領域に向けて前記参照光が回折するように格子ピッチが設定された回折格子部とを含む、請求項６に記載の情報記録再生装置。
【請求項１０】
前記参照光を偏向することにより、前記ホログラム記録媒体における前記参照光と前記信号光との干渉位置を制御する光偏向素子をさらに備える、請求項６に記載の情報記録再生装置。
【請求項１１】
前記光偏向素子は、空間光位相変調器、可動回折格子、および可動プリズムの少なくとも一つを含む、請求項１０に記載の情報記録再生装置。
【請求項１２】
前記可動回折格子は、１個の回折格子パターンを回転または移動させたものと複数の回折格子パターンとのいずれか一方を有し、
前記可動回折格子を回転させてその中から所望の回折格子パターンを選択する、請求項７または１１に記載の情報記録再生装置。
【請求項１３】
前記可動プリズムは、前記信号光が通過する中心部が平板状に加工され、前記参照光が通過する周縁部がプリズム状に加工され、前記周縁部においてプリズム角が徐々に変化する複数の領域を含む、請求項１１に記載の情報記録再生装置。
【請求項１４】
前記ホログラム記録媒体に入射する前記参照光は、収束光または発散光である、請求項６に記載の情報記録再生装置。
【請求項１５】
前記ホログラム記録媒体に入射する前記参照光は、平面波である、請求項６に記載の情報記録再生装置。
【請求項１６】
前記ホログラム記録媒体に入射する前記信号光は、収束光または発散光である、請求項６に記載の情報記録再生装置。
【請求項１７】
ホログラム記録媒体に対して情報を記録再生する情報記録再生装置であって、
光源から出射される光を記録時に参照光と信号光とに分割する第１の回折素子と、
前記ホログラム記録媒体における前記参照光および／または前記信号光の位置および領域サイズを制御する光束制御素子と、
記録時に前記信号光および前記参照光を前記ホログラム記録媒体の同一領域に集光し、再生時に前記参照光を前記ホログラム記録媒体に集光するレンズとを備える、情報記録再生装置。
【請求項１８】
前記光束制御素子は空間光振幅変調器であり、前記第１の回折素子の回転と前記空間光振幅変調器とにより、前記レンズの瞳面内での前記参照光の位置を制御する、請求項１７に記載の情報記録再生装置。
【請求項１９】
前記参照光を回折する複数の回折格子パターンを含む第２の回折素子をさらに備え、
前記第２の回折素子を回転させて前記複数の回折格子パターンを選択することにより、前記参照光の前記ホログラム記録媒体への入射角および入射位置を制御する、請求項１７に記載の情報記録再生装置。
【請求項２０】
前記第１の回折素子は、前記ホログラム記録媒体の干渉縞形成領域における前記信号光と前記参照光とのエネルギー密度が同一となるように回折効率が最適化された回折格子部を含む、請求項１７に記載の情報記録再生装置。
【請求項２１】
前記第１の回折素子は、前記光源から出射される光を記録時に第１および第２の参照光と前記信号光とに分割し、
前記光束制御素子は、前記信号光が通過する中心部が平板状に加工され、前記参照光が通過する周縁部がプリズム状に加工され、前記周縁部においてプリズム角が徐々に変化する複数の領域を含む可動プリズムであり、
前記可動プリズムを回転させ、徐々に変化する前記プリズム角のいずれかを選択することにより、前記第１および前記第２の参照光の前記ホログラム記録媒体への入射角および入射位置を制御する、請求項１７に記載の情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、情報記録装置、情報再生装置および情報記録再生装置に関し、より特定的には、物体光および参照光の干渉縞をホログラム記録媒体に記録し、および／または情報を再生する情報記録装置、情報再生装置および情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ホログラフィを利用して記録媒体に情報を記録するホログラム記録は、イメージ情報をもった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行われる。記録された情報の再生時には、そのホログラム記録媒体に参照光を照射することにより、干渉縞による回折によりイメージ情報が再生され、そのイメージ情報を画像処理して再生信号が得られる。ホログラム記録媒体中には、３次元的に干渉縞が書き込まれ、多重記録を用いてホログラム記録媒体の記憶容量の増大を図ることができる。
【０００３】
ホログラム記録の多重方式は、これまで角度多重、空間シフト多重、ペリストロフィック多重など多くの方式が提案されている。
【０００４】
角度多重方式については、ＩＳＯＭ０４（非特許文献１）にて報告されたものが知られている。角度多重方式では、ホログラム記録媒体上で、平面波参照光とレンズにより収束された情報光とを干渉させ、ホログラム記録する。具体的には、ガルバノミラーを用いて参照光を偏向させ、情報光と参照光の間の角度を変化させることにより多重記録を行う。
【０００５】
空間シフト多重方式については、特許第３４５２１１３号公報（特許文献１）に開示されたものが知られている。空間シフト多重方式では、ホログラム記録媒体の厚み方向に収束点の異なる参照光と情報光とをホログラム記録媒体上で干渉させホログラム記録を行っている。この方式では、参照光が球面波であるため、面内方向に収束点をシフトさせると、別の情報光干渉パターンが記録でき、多重記録を行うことができる。
【０００６】
ペリストロフィック多重方式については、たとえば特開２０００−３３８８４６号公報（特許文献２）に開示されている。これは、ホログラム記録媒体を頂点とする円錐面内で参照光を回転させるという方法であり、角度多重方式の一種であるといえる。この方式では、情報光はホログラム記録媒体面の法線方向から入射される。
【特許文献１】特許第３４５２１１３号公報
【特許文献２】特開２０００−３３８８４６号公報
【非特許文献１】ケビン・カーティス（Kevin Curtis）、外２名，「高密度ホログラム記録（High Density Holographic Storage）」，光メモリ２００４国際シンポジウム（International Symposium on Optical Memory 2004（ＩＳＯＭ０４），テクニカルダイジェスト，ｐ．３４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
角度多重方式を用いた従来例では、参照光の偏向手段として、ガルバノミラーなどの機械的手段や、音響光学偏向器や電気光学偏向器など電気的に制御する手段を用いている。しかし、ガルバノミラーは、バックラッシュなど再現性や分解能精度、外乱に対する安定性の点で問題がある。音響光学偏向器や電気光学偏向器は分解能が低く、またこれらの偏向手段は素子が高価であるという課題を有していた。
【０００８】
角度多重方式には、偏向手段の位置を中心にして参照光の進行方向が制御されるためホログラム記録媒体の所望の位置に参照光を導きにくいという課題もある。さらに、角度多重方式は、参照光と情報光を二光束に完全に分離し、ホログラム記録媒体上で干渉させるという構成のため、装置組立時に二光束の複雑な光学調整が必要であった。
【０００９】
空間シフト多重方式を用いた従来例では、ホログラム記録媒体の厚み方向について、参照光と情報光の位置関係が固定されている。このため、空間シフト多重方式では、ホログラム記録媒体の厚みを増しても、記録密度の高密度化につながらず、ホログラム記録媒体の達成記録容量に限界があった。
【００１０】
ぺリストロフィック多重方式を利用した従来例では、参照光の形成手段が複雑であり、回転光ディスク型のホログラム記録媒体への対応が困難である。
【００１１】
それゆえに、この発明の目的は、複雑な光学調整を必要とせずに高密度な多重記録を行なうことが可能な情報記録装置、情報再生装置および情報記録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】
【００１２】
この発明は、ホログラム記録媒体に対して情報を記録する情報記録装置であって、光源から出射される光を参照光と信号光とに分割するとともに、ホログラム記録媒体における参照光および／または信号光の位置および領域サイズを制御する光束制御素子と、信号光および参照光をホログラム記録媒体の同一領域に導くレンズとを備える。
【００１３】
好ましくは、参照光を偏向することにより、ホログラム記録媒体における参照光と信号光との干渉位置を制御する光偏向素子をさらに備える。
【００１４】
この発明の他の局面によれば、ホログラム記録媒体に対して情報を記録する情報記録装置であって、光源から出射される光を参照光と信号光とに分割する第１の回折素子と、ホログラム記録媒体における参照光および／または信号光の位置および領域サイズを制御する光束制御素子と、信号光および参照光をホログラム記録媒体の同一領域に集光するレンズとを備える。
【００１５】
この発明の他の局面によれば、ホログラム記録媒体から情報を再生する情報再生装置であって、光源から出射される光より参照光を形成し、ホログラム記録媒体における参照光の位置および領域サイズを制御する光束制御素子と、参照光をホログラム記録媒体に導くレンズとを備える。
【００１６】
好ましくは、参照光を偏向することにより、ホログラム記録媒体における参照光の入射角を制御する光偏向素子をさらに備える。
【００１７】
この発明の他の局面によれば、ホログラム記録媒体に対して情報を記録再生する情報記録再生装置であって、光源から出射される光を記録時に参照光と信号光とに分割するとともに、ホログラム記録媒体における参照光および／または信号光の位置および領域サイズを制御する光束制御素子と、記録時に信号光および参照光をホログラム記録媒体の同一領域に導き、再生時に参照光をホログラム記録媒体に導くレンズとを備える。
【００１８】
好ましくは、光束制御素子は、空間光変調器、光シャッター、可動回折格子、および可動マスクの少なくとも一つを含む。
【００１９】
好ましくは、ホログラム記録媒体の振動に対し、レンズを光軸方向にサーボ制御するアクチュエータをさらに備える。
【００２０】
好ましくは、レンズは、中央部に配置されるレンズ部と、周縁部に配置され、信号光が照射されるホログラム記録媒体内の領域に向けて参照光が回折するように格子ピッチが設定された回折格子部とを含む。
【００２１】
好ましくは、参照光を偏向することにより、ホログラム記録媒体における参照光と信号光との干渉位置を制御する光偏向素子をさらに備える。
【００２２】
好ましくは、光偏向素子は、空間光位相変調器、可動回折格子、および可動プリズムの少なくとも一つを含む。
【００２３】
好ましくは、可動回折格子は、１個の回折格子パターンを回転または移動させたものと複数の回折格子パターンとのいずれか一方を有し、可動回折格子を回転させてその中から所望の回折格子パターンを選択する。
【００２４】
好ましくは、可動プリズムは、信号光が通過する中心部が平板状に加工され、参照光が通過する周縁部がプリズム状に加工され、周縁部においてプリズム角が徐々に変化する複数の領域を含む。
【００２５】
好ましくは、ホログラム記録媒体に入射する参照光は、収束光または発散光である。
好ましくは、ホログラム記録媒体に入射する参照光は、平面波である。
【００２６】
好ましくは、ホログラム記録媒体に入射する信号光は、収束光または発散光である。
この発明の他の局面によれば、ホログラム記録媒体に対して情報を記録再生する情報記録再生装置であって、光源から出射される光を記録時に参照光と信号光とに分割する第１の回折素子と、ホログラム記録媒体における参照光および／または信号光の位置および領域サイズを制御する光束制御素子と、記録時に信号光および参照光をホログラム記録媒体の同一領域に集光し、再生時に参照光をホログラム記録媒体に集光するレンズとを備える。
【００２７】
好ましくは、光束制御素子は空間光振幅変調器であり、第１の回折素子の回転と空間光振幅変調器とにより、レンズの瞳面内での参照光の位置を制御する。
【００２８】
好ましくは、参照光を回折する複数の回折格子パターンを含む第２の回折素子をさらに備え、第２の回折素子を回転させて複数の回折格子パターンを選択することにより、参照光のホログラム記録媒体への入射角および入射位置を制御する。
【００２９】
好ましくは、第１の回折素子は、ホログラム記録媒体の干渉縞形成領域における信号光と参照光とのエネルギー密度が同一となるように回折効率が最適化された回折格子部を含む。
【００３０】
好ましくは、第１の回折素子は、光源から出射される光を記録時に第１および第２の参照光と信号光とに分割し、光束制御素子は、信号光が通過する中心部が平板状に加工され、参照光が通過する周縁部がプリズム状に加工され、周縁部においてプリズム角が徐々に変化する複数の領域を含む可動プリズムであり、可動プリズムを回転させ、徐々に変化するプリズム角のいずれかを選択することにより、第１および第２の参照光のホログラム記録媒体への入射角および入射位置を制御する。
【発明の効果】
【００３１】
この発明によれば、複雑な光学調整を必要とせずに高密度な多重記録を行なうことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００３３】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１によるホログラム記録再生装置１００の概略的な構成を示した断面図である。図１を参照して、実施の形態１のホログラム記録再生装置（情報記録再生装置）１００は、レーザ１と、コリメートレンズ２と、空間光振幅変調器３と、偏光ビームスプリッタ４と、１／４波長板５と、対物レンズ６と、撮像素子８とを備える。ホログラム記録再生装置１００は、反射膜９を有するホログラム記録媒体７に対して情報を記録再生する。
【００３４】
まず、ホログラム記録再生装置１００の記録時の動作について説明する。レーザ１から出射されたレーザ光１１は、コリメートレンズ２によりコリメートされ、空間光振幅変調器３に導かれる。レーザ光１１は、空間光振幅変調器３により信号光１２と参照光１３とに分割され、それぞれの領域内において必要に応じて振幅変調される。すなわち、信号光１２は、信号光１２の光束内において空間光振幅変調器３による強度変調を受ける。この強度変調のパターンは、ホログラム記録媒体７に記録するデータに基づいて生成される。参照光１３は、強度分布が一様の光であってもよいし、振幅変調を受けた光でもよい。
【００３５】
信号光１２および参照光１３は、経路１４を辿って、ともに偏光ビームスプリッタ４を透過し、１／４波長板５により円偏光に変換される。円偏光に変換された信号光１２および参照光１３は、対物レンズ６によりホログラム記録媒体７内に集光される。集光された信号光１２および参照光１３は、ホログラム記録媒体７内において干渉し、その干渉縞がホログラム記録媒体７に記録される。ホログラム記録媒体７は、回転光ディスク型であり、信号光１２と参照光１３が入射する面の反対側の面には反射膜９が備えられている。
【００３６】
次に、ホログラム記録再生装置１００の再生時の動作について説明する。ホログラム記録再生装置１００は、再生時には空間光振幅変調器３によって参照光１３のみを生成し信号光１２は生成しない。直線偏光の参照光１３は、１／４波長板５により円偏光に変換され、対物レンズ６によりホログラム記録媒体７内に集光される。ホログラム記録再生装置１００は、参照光１３の照射によって、ホログラム記録媒体７に記録された干渉縞の情報に従った再生光を生成する。
【００３７】
当該再生光は、経路１５をたどって、撮像素子８に導かれる。すなわち、当該再生光は、対物レンズ６を透過し、１／４波長板５により円偏光から直線偏光に変換される。直線偏光に変換された再生光は、偏光ビームスプリッタ４により反射され、撮像素子８に導かれる。撮像素子８は、当該再生光の強度分布パターンを検出し、この検出像からホログラム記録媒体７の再生信号が生成される。
【００３８】
実施の形態１のホログラム記録再生装置１００は、ホログラム記録媒体７における信号光１２や参照光１３の位置および領域サイズを空間光振幅変調器３によって制御する。そのため、ホログラム記録再生装置１００は、空間光振幅変調器３として解像度の高い空間光振幅変調器を用いることにより、信号光１２や参照光１３の位置および領域サイズを任意に設定できる。また、ホログラム記録再生装置１００は、空間光振幅変調器３によって参照光１３の位置を制御することにより、ホログラム記録媒体７への入射角を変化させることができる。これにより、角度多重記録を実現できる。
【００３９】
図２は、図１のホログラム記録再生装置１００における対物レンズ６の瞳面内での信号光１２と参照光１３との位置関係を示した図である。図２に示すように、対物レンズ６の瞳面内において、参照光１３の位置をラジアル方向あるいはタンジェンシャル方向に変化させると、参照光１３と信号光１２との間のなす角度（図１参照）は、ホログラム記録媒体７内において変化する。
【００４０】
一方、対物レンズ６により信号光１２と参照光１３はホログラム記録媒体７内の同一の領域に集光されるので、ホログラム記録再生装置１００は、参照光１３の位置の制御だけで角度多重を行うことができる。また、ホログラム記録媒体７をＸＹ面内方向に移動すると、ホログラム記録媒体７の別の領域に、同様にホログラム記録を行うことができる。すなわち、ホログラム記録再生装置１００は、空間シフト多重記録も行なうことができる。このように、実施の形態１のホログラム記録再生装置１００は、角度多重と空間シフト多重とを組み合わせたものである。
【００４１】
図３は、対物レンズ６の瞳面内で参照光１３の位置をラジアル方向に回転させたときの再生光の回折効率の変化を示した図である。図３では、対物レンズ６の瞳面に信号光１２および参照光１３の光束を配置し、ホログラム記録媒体７に両光束を集光してホログラム記録を行なう場合の回折効率の変化を示している。
【００４２】
図３では、対物レンズ６の開口数が０．３５、信号光１２および参照光１３の開口数が各々０．１、ホログラム記録媒体７の厚みが０．３ｍｍのときの結果を示している。図３に示すように、ホログラム記録再生装置１００の再生時に参照光１３の位置を対物レンズ６の瞳面でラジアル方向に回転させると、回転角度が３０度付近で再生光の回折効率がほぼゼロとなる。これは、３０度付近において再生光の強度がほぼゼロとなることを意味している。したがって、参照光１３の位置をラジアル方向に回転させたときには、１２多重の記録が可能である。
【００４３】
ここで、図１を参照して、ホログラム記録媒体７が光ディスク型であり、ホログラム記録媒体７の回転により空間シフト多重を行う場合、回転時にホログラム記録媒体７はＺ方向に振動する。ホログラム記録再生装置１００の光ピックアップ部は、Ｚ方向の回転光ディスクの振動に追従するようアクチュエータによってフォーカシングサーボ制御を行なう。これにより、フォーカシング方向に振動が生じてもホログラム記録媒体７における参照光１３と信号光１２との重なり状態が保たれ、情報の正確な記録再生が可能となる。当該フォーカシングサーボは、対物レンズ６または光ピックアップ部全体に対して行われる。
【００４４】
以上のように、実施の形態１のホログラム記録再生装置は、角度多重記録と空間シフト多重記録とを組み合わせることにより高密度の記録が可能である。角度多重記録に必要な２光束は、対物レンズや複合レンズのような共通の光学部品でホログラム記録媒体に導くため、２光束の位置調整が不要である。また、これらを一体化した光ピックアップ部をフォーカシングサーボすることにより、回転型の光ディスクへの対応が容易となる。
【００４５】
［実施の形態２］
図４は、この発明の実施の形態２によるホログラム記録再生装置２００の概略的な構成を示した断面図である。図４を参照して、実施の形態２のホログラム記録再生装置（情報記録再生装置）２００は、対物レンズ６が複合レンズ２１に置換され、空間光位相変調器２６が光路中に付加された点において、実施の形態１のホログラム記録再生装置１００と異なる。したがって、重複する部分の説明は、ここでは繰り返さない。
【００４６】
図５は、図４のホログラム記録再生装置２００における複合レンズ２１の瞳面内での信号光１２と参照光１３との位置関係を示した図である。図５を参照して、複合レンズ２１は、中央部に配置されるレンズ部２１ａと、周縁部に配置される回折格子部２１ｂとを含む。レンズ部２１ａは、たとえばフレネルレンズであってもよい。回折格子部２１ｂは、ブレーズ化されていることが望ましい。
【００４７】
ホログラム記録再生装置２００の記録時の動作について説明する。レーザ１から出射されたレーザ光１１は、実施の形態１で説明したように、空間光振幅変調器３により信号光１２と参照光１３とに分割される。信号光１２は、複合レンズ２１のレンズ部２１ａによりホログラム記録媒体７内に集光される。参照光１３は、複合レンズ２１の回折格子部２１ｂにより回折され、信号光１２が照射されるホログラム記録媒体７内の領域に導かれる。このようにして、ホログラム記録媒体７において信号光１２と参照光１３との干渉縞が形成され、ホログラム記録される。
【００４８】
回折格子部２１ｂに形成された回折格子は、格子ピッチが一定ではなく、周縁ほど格子ピッチが短くなっている。当該回折格子は、回折格子部２１ｂに入射する参照光１３を、信号光１２が照射されるホログラム記録媒体７内の領域に向けて回折するように格子ピッチが設定されている。そのため、空間光振幅変調器３により生成される参照光１３は、ホログラム記録媒体７内における信号光１２の焦点近傍で信号光１２と干渉する。
【００４９】
実施の形態２のホログラム記録再生装置２００は、空間光位相変調器２６で参照光１３の位相を制御することにより、信号光１２と参照光１３との干渉領域をホログラム記録媒体７の厚み方向について制御することができる。図４に示すように、ホログラム記録再生装置２００は、空間光位相変調器２６により参照光１３の位相を制御することで、参照光１３の進行方向を曲げることができる。これにより、信号光１２と参照光１３との干渉領域の自由度が増える。このことを、図６，７を用いて説明する。
【００５０】
図６は、図４のホログラム記録再生装置２００においてホログラム記録媒体７に信号光１２および参照光１３が照射される態様の一例を示した図である。参照光１３は、角度θｉでホログラム記録媒体７に入射する。図６に示すように、空間光位相変調器２６による位相変調が小さい場合、信号光１２の焦点近傍で信号光１２参照光１３は干渉し、その干渉領域でホログラム記録される。
【００５１】
図７は、図４のホログラム記録再生装置２００においてホログラム記録媒体７に信号光１２および参照光１３が照射される態様の他の一例を示した図である。図７に示すように、空間光位相変調器２６によって強い位相変調を与えると、角度θｉで入射する参照光１３の位置がシフトする。これにより、信号光１２の焦点から外れた領域で信号光１２と参照光１３が干渉し、その干渉領域でホログラム記録される。
【００５２】
以上のように、実施の形態２のホログラム記録再生装置は、ホログラム記録媒体における参照光の光束の入射位置、サイズ、入射角度を自在に制御できるため、ホログラム記録媒体の厚み方向についても干渉縞形成領域を制御できる。この結果、ホログラム記録媒体の記録密度の向上を図ることができる。
【００５３】
［実施の形態３］
図８は、この発明の実施の形態３によるホログラム記録再生装置３００の概略的な構成を示した断面図である。図８を参照して、実施の形態３のホログラム記録再生装置（情報記録再生装置）３００は、Ｚ軸を中心にして回転する回折素子３１，３３が光路中に付加された点において、実施の形態１のホログラム記録再生装置１００と異なる。したがって、重複する部分の説明は、ここでは繰り返さない。
【００５４】
図９は、図８のホログラム記録再生装置３００における回折素子３１の構成を示した上面図である。図９を参照して、回折素子３１は、レーザ光１１を信号光１２と参照光１３とに分離する回折格子部３２を含む。
【００５５】
上記の分離比は、回折格子部３２における格子の断面設計により定まる。当該格子形状は、ブレーズ構造にすると光利用効率を上げることができる。信号光１２は、実施の形態１で説明した経路をたどって、ホログラム記録媒体７に導かれる。参照光１３は、回折格子部３２によって進行方向を曲げられ、回折素子３３に導かれる。
【００５６】
図１０は、図８の回折素子３３の一例である回折素子３３Ａの構成を示した上面図である。図１０を参照して、回折素子３３Ａは、８個の回折格子パターン３４ａ，３４ｂ，・・・３４ｈを含む。回折格子パターン３４ａ，３４ｂ，・・・には、各々異なる回折角度の回折格子が形成されている。
【００５７】
回折素子３３Ａに導かれた参照光１３は、回折格子パターン３４ａ，３４ｂ，・・・の少なくとも１つによって回折されて、空間光振幅変調器３に導かれる。空間光振幅変調器３は、信号光１２や当該回折された参照光１３のホログラム記録媒体７における位置および領域サイズを決定する。空間光振幅変調器３を通過した信号光１２および参照光１３は、実施の形態１で説明した経路をたどって、ホログラム記録媒体７に導かれる。回折素子３３Ａでは、回折角度を８段階に変化させることができ、回折素子３１の回転（たとえば図３で示した条件では１２多重）とあわせて、さらに８多重の記録が可能である。
【００５８】
図１１は、図８の回折素子３３の他の一例である回折素子３３Ｂの構成を示した上面図である。図１１を参照して、回折素子３３Ｂは、１２個の回折格子パターン３４ａ，３４ｂ，・・・３４ｌを含む。回折素子３３Ｂでは、回折角度を１２段階に変化させることができる。
【００５９】
実施の形態３のホログラム記録再生装置３００は、回折素子３１の回転と空間光振幅変調器３とにより、対物レンズ６の瞳面内での参照光１３の位置を制御できる。また、回折素子３３を回転させて回折格子パターン３４ａ，３４ｂ，・・・を選択することにより、参照光１３のホログラム記録媒体７への入射角や入射位置を制御できる。
【００６０】
また、ホログラム記録再生装置３００は、回折格子部３２の回折効率を最適化し、ホログラム記録媒体７の干渉縞形成領域における信号光１２と参照光１３とのエネルギー密度の比を１：１にすることにより、コントラストの高い干渉縞を形成できる。
【００６１】
ホログラム記録再生装置３００は、ホログラム記録媒体７内における参照光１３の照射位置、サイズ、入射角度の制御により、信号光１２と参照光１３との干渉領域を制御できる。これにより、ホログラム記録再生装置３００は、厚膜のホログラム記録媒体７に対しても厚み方向にその干渉領域を制御できるため、記録密度の向上が図れる。
【００６２】
以上のように、実施の形態３のホログラム記録再生装置は、参照光や信号光の位置および領域サイズを、空間光変調器、可動回折格子、可動マスク機構、光シャッター等を用いて様々に制御することができる。これにより、ホログラム記録媒体への多重記録の際の自由度を増やすことができる。
【００６３】
［実施の形態４］
図１２は、この発明の実施の形態４によるホログラム記録再生装置４００の概略的な構成を示した断面図である。図１２を参照して、実施の形態４のホログラム記録再生装置（情報記録再生装置）４００は、Ｚ軸を中心にして回転する回折素子４１およびプリズム素子（可動プリズム）４５が光路中に付加された点において、実施の形態１のホログラム記録再生装置１００と異なる。したがって、重複する部分の説明は、ここでは繰り返さない。なお、図１２は、図１５のプリズム素子４５におけるＡ１−Ａ２断面の断面図である。
【００６４】
回折素子４１は、コリメートレンズ２と空間光振幅変調器３との間に配置される。回折素子４１は、透明基板４２の上面４２ａに２分割して配置された回折格子４３ａ，４３ｂ（回折格子４３とも総称する）と、下面４２ｂに２分割して配置された回折格子４４ａ，４４ｂとを含む。プリズム素子４５は、１／４波長板５と対物レンズ６との間に配置され、プリズム角が徐々に変化している。
【００６５】
図１３は、図１２のホログラム記録再生装置４００における回折素子４１の構成を示した上面図である。図１３を参照して、回折素子４１は、上面４２ａから見て中央部に、２分割された回折格子４３ａ，４３ｂを含む。図１２を参照して、回折格子４３は、レーザ光１１を信号光１２と２つの参照光４６ａ，４６ｂとに分離する。
【００６６】
図１４は、図１２のホログラム記録再生装置４００における回折素子４１の構成を示した下面図である。図１４を参照して、回折素子４１は、下面４２ｂから見て周辺部に、２分割された回折格子４４ａ，４４ｂを含む。図１２を参照して、回折格子４４ａ，４４ｂは、参照光４６ａ，４６ｂを信号光１２と平行なＺ軸方向にそれぞれ回折する。信号光１２および参照光４６ａ，４６ｂは、空間光振幅変調器３、プリズム素子４５、対物レンズ６などを経て、ホログラム記録媒体７に導かれる。
【００６７】
図１５は、図１２のホログラム記録再生装置４００におけるプリズム素子４５の構成を示した上面図である。図１５を参照して、プリズム素子４５は、信号光１２が通過する中心部が平板状に加工されている。また、プリズム素子４５は、参照光４６ａ，４６ｂが通過する周縁部がプリズム状に加工されており、図１５に示すように２つの領域４５ａ，４５ｂに分割されている。領域４５ａ，４５ｂは、各領域内においてプリズム角が徐々に変化するように形成されている。
【００６８】
図１６は、この発明の実施の形態４によるホログラム記録再生装置４００の概略的な構成を示した断面図である。図１６は、図１５のプリズム素子４５におけるＢ１−Ｂ２断面の断面図である。図１２，１６に示すように、Ａ１−Ａ２断面とＢ１−Ｂ２断面とでは参照光４６ａ，４６ｂの屈折角が異なる。したがって、実施の形態４のホログラム記録再生装置４００は、Ｚ軸を中心にプリズム素子４５を回転させることで、参照光４６ａ，４６ｂの屈折角を制御することができる。これにより、ホログラム記録媒体７への参照光４６ａ，４６ｂの入射角および入射位置を制御することができる。
【００６９】
なお、実施の形態３の回折素子３３では、回折格子パターン３４ａ，３４ｂ，・・・の断面形状に回折効率が依存する。ゆえに、回折素子３３での高効率達成のためには、回折格子パターン３４ａ，３４ｂ，・・・の個々について最適な断面形状が必要となり、回折素子の設計および作製が困難となる場合があった。これに対し、実施の形態４のプリズム素子４５では、上記のような個々の断面形状の最適化が不要であるため、複雑な設計の必要がなく、高い光利用効率を達成できる。
【００７０】
以上のように、実施の形態４のホログラム記録再生装置は、回折素子およびプリズム素子の信号光方向を回転軸中心とした回転、および空間光振幅変調器での制御により、対物レンズの瞳面内での参照光の位置および入射角を制御することができる。
【００７１】
（実施の形態１〜４）
実施の形態１〜４において、参照光の照射位置および領域サイズの制御は、空間光振幅変調器３のほか、空間光位相変調器、光シャッター、可動回折格子、可動マスク機構等を適宜組み合わせた光束制御素子により制御することもできる。また、ホログラム記録媒体７に対する参照光の入射角度は、空間光振幅変調器、空間光位相変調器、回折素子を適宜組み合わせて制御することもできる。また、実施の形態１〜４では、透過型の空間光変調器を用いた例について説明したが、反射型の空間光変調器であってもよい。
【００７２】
実施の形態１〜４において、ホログラム記録媒体７に入射する参照光は、平面波であってもよいが、平面波の場合は空間シフト多重ができない。そこで、空間シフト多重を行う場合、ホログラム記録媒体７に入射する参照光は、収束光または発散光にする。ホログラム記録媒体７に入射する信号光も、収束光または発散光であってもよい。
【００７３】
実施の形態１〜４において、ホログラム記録再生装置は、ホログラム記録媒体７内の信号光と参照光との干渉領域において、記録時における各光束のエネルギー密度が等しくなるよう、信号光および参照光を光量調整しておくのが望ましい。
【００７４】
なお、これまで説明してきた実施の形態では、ホログラム記録再生装置（情報記録再生装置）が記録再生一体型の装置であるとして説明してきたが、ホログラム記録装置（情報記録装置）とホログラム再生装置（情報再生装置）とを別々に構成することももちろん可能である。ホログラム記録装置では、たとえば撮像素子８を省くことができる。また、ホログラム再生装置では、たとえば空間光変調器３を省くことができる。
【００７５】
また、実施の形態１〜３では、信号光１２および参照光１３の光束を各一本ずつとして説明してきたが、これはそれぞれ複数本であってもよい。たとえば、実施の形態４では、参照光の光束が２本の場合について説明している。また、参照光の位置および領域サイズを変化させても、信号光の位置およびサイズは固定としていたが、参照光の制御の都度、信号光の位置およびサイズを変化させてもよい。
【００７６】
ホログラム記録媒体７の再生信号の強度を一定に保つためには、信号光と参照光との間のなす角度を一定にすることが望ましい。参照光の制御に従って信号光の位置および領域サイズを制御することにより、再生信号の強度を一定に保つことができる。これにより、ＳＮ（Signal to Noise）比を高くすることができる。
【００７７】
以上のように、実施の形態１〜４のホログラム記録再生装置は、参照光または信号光の位置および領域サイズを、空間光振幅変調器、可動回折格子、可動マスク機構、光シャッター等を用いて様々に制御することができる。さらに、ホログラム記録媒体への参照光の入射角を制御することができ、これにより、ホログラム記録媒体への多重記録の際の自由度を増やすことができる。
【００７８】
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はないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許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】
【００７９】
【図１】この発明の実施の形態１によるホログラム記録再生装置１００の概略的な構成を示した断面図である。
【図２】図１のホログラム記録再生装置１００における対物レンズ６の瞳面内での信号光１２と参照光１３との位置関係を示した図である。
【図３】対物レンズ６の瞳面内で参照光１３の位置をラジアル方向に回転させたときの再生光の回折効率の変化を示した図である。
【図４】この発明の実施の形態２によるホログラム記録再生装置２００の概略的な構成を示した断面図である。
【図５】図４のホログラム記録再生装置２００における複合レンズ２１の瞳面内での信号光１２と参照光１３との位置関係を示した図である。
【図６】図４のホログラム記録再生装置２００においてホログラム記録媒体７に信号光１２および参照光１３が照射される態様の一例を示した図である。
【図７】図４のホログラム記録再生装置２００においてホログラム記録媒体７に信号光１２および参照光１３が照射される態様の他の一例を示した図である。
【図８】この発明の実施の形態３によるホログラム記録再生装置３００の概略的な構成を示した断面図である。
【図９】図８のホログラム記録再生装置３００における回折素子３１の構成を示した上面図である。
【図１０】図８の回折素子３３の一例である回折素子３３Ａの構成を示した上面図である。
【図１１】図８の回折素子３３の他の一例である回折素子３３Ｂの構成を示した上面図である。
【図１２】この発明の実施の形態４によるホログラム記録再生装置４００の一段面における概略的な構成を示した断面図である。
【図１３】図１２のホログラム記録再生装置４００における回折素子４１の構成を示した上面図である。
【図１４】図１２のホログラム記録再生装置４００における回折素子４１の構成を示した下面図である。
【図１５】図１２のホログラム記録再生装置４００におけるプリズム素子４５の構成を示した上面図である。
【図１６】この発明の実施の形態４によるホログラム記録再生装置４００の他の一段面における概略的な構成を示した断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  レーザ、２  コリメートレンズ、３  空間光振幅変調器、４  偏光ビームスプリッタ、５  １／４波長板、６  対物レンズ、７  ホログラム記録媒体、８  撮像素子、９  反射膜、１１  レーザ光、１２  信号光、１３  参照光、１４，１５  経路、２１  複合レンズ、２１ａ  レンズ部、２１ｂ  回折格子部、２６  空間光位相変調器、３１，３３，３３Ａ，３３Ｂ，４１  回折素子、３２  回折格子部、３４ａ，３４ｂ，・・・  回折格子パターン、４２  透明基板、４３，４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ  回折格子、４５  プリズム素子、１００，２００，３００，４００  ホログラム記録再生装置。
【図１】
2006343714.tif 000003
【図２】
2006343714.tif 000004
【図３】
2006343714.tif 000005
【図４】
2006343714.tif 000006
【図５】
2006343714.tif 000007
【図６】
2006343714.tif 000008
【図７】
2006343714.tif 000009
【図８】
2006343714.tif 000010
【図９】
2006343714.tif 000011
【図１０】
2006343714.tif 000012
【図１１】
2006343714.tif 000013
【図１２】
2006343714.tif 000014
【図１３】
2006343714.tif 000015
【図１４】
2006343714.tif 000016
【図１５】
2006343714.tif 000017
【図１６】
2006343714.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月21日(2006.9.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
【図１】この発明の実施の形態１によるホログラム記録再生装置１００の概略的な構成を示した断面図である。
【図２】図１のホログラム記録再生装置１００における対物レンズ６の瞳面内での信号光１２と参照光１３との位置関係を示した図である。
【図３】対物レンズ６の瞳面内で参照光１３の位置をラジアル方向に回転させたときの再生光の回折効率の変化を示した図である。
【図４】この発明の実施の形態２によるホログラム記録再生装置２００の概略的な構成を示した断面図である。
【図５】図４のホログラム記録再生装置２００における複合レンズ２１の瞳面内での信号光１２と参照光１３との位置関係を示した図である。
【図６】図４のホログラム記録再生装置２００においてホログラム記録媒体７に信号光１２および参照光１３が照射される態様の一例を示した図である。
【図７】図４のホログラム記録再生装置２００においてホログラム記録媒体７に信号光１２および参照光１３が照射される態様の他の一例を示した図である。
【図８】この発明の実施の形態３によるホログラム記録再生装置３００の概略的な構成を示した断面図である。
【図９】図８のホログラム記録再生装置３００における回折素子３１の構成を示した上面図である。
【図１０】図８の回折素子３３の一例である回折素子３３Ａの構成を示した上面図である。
【図１１】図８の回折素子３３の他の一例である回折素子３３Ｂの構成を示した上面図である。
【図１２】この発明の実施の形態４によるホログラム記録再生装置４００の一断面における概略的な構成を示した断面図である。
【図１３】図１２のホログラム記録再生装置４００における回折素子４１の構成を示した上面図である。
【図１４】図１２のホログラム記録再生装置４００における回折素子４１の構成を示した下面図である。
【図１５】図１２のホログラム記録再生装置４００におけるプリズム素子４５の構成を示した上面図である。
【図１６】この発明の実施の形態４によるホログラム記録再生装置４００の他の一断面における概略的な構成を示した断面図である。