(57)【要約】 【課題】記録画像のＳ／Ｎを悪化させることなく、信号光のＤＣ成分を抑制すること。【解決手段】光を拡散させる拡散板１２を空間変調器１１に隣接して配置することにより、従来通り、信号光のホログラム記録材料での強度分布を広がらせて、信号光のＤＣ成分を抑制する。それと共に、拡散板１２の凹凸などの光の拡散単位の幅を空間変調器１１の画素幅に比べて例えば２倍にすると、この拡散板１２を用いたことによる記録画像のＳ／Ｎの悪化を抑制できることが実験的に分かっており、拡散板１２が原因となるノイズが信号光に載ることを防止して、記録画像のＳ／Ｎを良好に維持することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレントな光源から出射された光の一部を空間変調器で変調して生成される信号光と、前記光源から出射された光の他の一部である参照光との干渉縞をホログラム記録材料に記録するホログラム記録装置であって、
前記信号光が通る光学系中に、光を拡散させる光学部品を具備し、
前記光学部品による光の拡散角度が、前記空間変調器による光の拡散角度よりも小さいことを特徴とするホログラム記録装置。
【請求項２】
前記光学部品は、表面の凹凸、若しくは屈折率の変化により、光の位相を変化させることで光を拡散することを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
【請求項３】
前記光学部品は、空間変調器に近接、若しくは結像関係にある場所に配置され、空間変調器の画素幅の自然数倍以上の幅を有する拡散単位を備えることを特徴とする請求項１または２記載のホログラム記録装置。
【請求項４】
前記光学部品の光の拡散単位は、前記空間変調器の画素周期の少なくとも２倍以上の周期を持つことを特徴とする請求項３記載のホログラム記録装置。
【請求項５】
前記光学部品の凹凸若しくは屈折率変化は、２値であることを特徴とする請求項２記載のホログラム記録装置。
【請求項６】
空間変調器により変調された光を拡散する光学部品であって、
前記光を拡散する凹凸、若しくは屈折率の変化構造を具備し、
前記凹凸、若しくは屈折率の変化構造による光を拡散する単位の周期は前記空間変調器の画素周期の２倍以上であることを特徴とする光学部品。
【請求項７】
前記光学部品は拡散板で、その光の拡散単位は、前記空間変調器の画素周期の少なくとも２倍以上の周期を持つことを特徴とする請求項６記載の光学部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号光と参照光との干渉縞をホログラム記録材料に記録するホログム記録装置に係り、特に信号光のＤＣ成分を抑制する拡散板（ディフューザ、位相マスクなどと呼ばれることもある）などの光学部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報により空間変調された信号光と参照光の干渉縞をホログラム記録材料に体積記録するホログラム技術を利用して大容量データの記録再生を行なうホログラフィックデータストレージシステムが提案されている。
【０００３】
従来のホログラフィックデータストレージシステムでは、図３に示すように光源（図示せず）から出射されたコヒーレントなレーザ光５０を信号光１００と参照光２００に分岐する。こうして得られた信号光１００は空間変調器（ＳＬＭ）１に通すと、このＳＬＭ１に表示された情報（データパターン）により空間変調される。ＳＬＭ１にて空間変調された信号光１００は、レンズ２によって記録材料３の近傍に集光され、別途、この記録材料３に照射される参照光２００させることにより、ホログラムが記録される。
【０００４】
この際、ＳＬＭ１に入射されるレーザ光５０はＳＬＭ１の画素パターン、および、表示されているデータパターンに応じて回折を起こす。その結果として、記録材料３上では信号光１００はある程度の広がりを持つことになる。波動光学の理論により、この広がりはＳＬＭ１に表示された画像のフーリエ変換パターンと関係があり、広がりの大きさはＳＬＭ１に表示された画素サイズとレンズの焦点距離に比例する。記録材料３上での信号光１００の広がりのシミュレーション例を図４に示す。
【０００５】
図４から分かるように、記録材料３上の光は原点付近に強い強度を持ち、それ以外の部分の光強度は弱いことが分かる。なお、原点付近の強い強度成分のことをＤＣ成分と呼ぶ。このような不均一な分布が生じることは、強度変調のみを行うＳＬＭ１を用いた場合のＤＣ成分の問題として知られている。このような不均一性があるとホログラム記録時に様々な問題を起こすことが知られており、それに対する対策もいくつか提案されてきた（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
そのような対策の一つとして、ランダムフェーズマスク若しくは拡散板と呼ばれる光学部品を用いる方法がある。これは、例えばＳＬＭ１の画素ピッチと同じピッチで、位相差が０とπのランダムなパターンを持つような光学部品で、この光学部品はランダムなパターンをＳＬＭ１の画素に一致させるようにこの光を配置されることによって光を拡散させる方法である。この、位相差が０とπのランダムなパターンを持つような光学部品を拡散板と呼ぶ。このようにして光を拡散すると記録材料３上で光の分布が均一になり、記録特性が大幅に改善される。図５（Ａ）、（Ｂ）は拡散板とＳＬＭのピッチを比較した正面図と側面図である。上述したように拡散板はＳＬＭ１の画素ピッチと同じピッチで、位相差が０とπのランダムなパターンを持つ光学部品であることが分かる。
【非特許文献１】Holographic Data Storage;H.J.Coufal,D.Psaltis,G.T.Sincerbox ED;Springer; p.259-269 Beam Conditioning Techniques for Holographic Recording Systems
【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、記録材料上で信号光が集中し過ぎてホログラム記録材料の利用効率が低下したり、Ｓ／Ｎが低下することを防ぐために、信号光からＤＣ成分を除去する拡散板を信号光光学系内に導入すると、この拡散板が原因となるノイズが信号光に乗ってしまい、逆にＳ／Ｎ比が低下してしまうという現象がある。なお、このノイズは、本来は位相成分だけである拡散板の像にホログラム記録再生光学系の収差やホログラム記録自体の不完全性が影響し、強度成分が乗ってきてしまうために生じる。
【０００８】
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、記録画像のＳ／Ｎを悪化させることなく、信号光のＤＣ成分を抑制することができる光学部品及びこの光学部品を用いたホログラム記録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】
本発明は上記目的を達成するため、コヒーレントな光源から出射された光の一部を空間変調器で変調して生成される信号光と、前記光源から出射された光の他の一部である参照光との干渉縞をホログラム記録材料に記録するホログラム記録装置であって、前記信号光が通る光学系中に、光を拡散させる光学部品を具備し、前記光学部品による光の拡散角度が、前記空間変調器による光の拡散角度よりも小さいことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の前記光学部品の光の拡散単位は、前記空間変調器の画素周期の少なくとも２倍以上の周期を持つことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、空間変調器により変調された光を拡散する光学部品であって、前記光を拡散する凹凸、若しくは屈折率の変化構造を具備し、前記凹凸、若しくは屈折率の変化構造による光を拡散する単位の周期は前記空間変調器の画素周期の２倍以上であることを特徴とする。
【００１２】
このように本発明の光を拡散させる光学部品、例えば拡散板を空間変調器に例えば隣接して配置することにより、従来通り、信号光のホログラム記録材料での強度分布を広がらせて、ホログラム記録材料のダイナミックレンジを有効利用する効果を得ることができると共に、拡散板の凹凸などの光の拡散単位の幅を空間変調器の画素幅に比べて例えば２倍にすると、この拡散板を用いたことによる記録画像のＳ／Ｎの悪化を防止することが実験的に分かっており、拡散板が原因となるノイズが信号光に載ることなく、信号光からＤＣ成分を除去することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、信号光のＤＣ成分を抑制する拡散板などの光学部品の光の拡散単位幅を空間変調器の画素幅に比べて２倍以上の整数倍とすることにより、信号光のＤＣ成分を抑制することができると共に、記録画像のＳ／Ｎの増加も抑えることができる。
これにより、従来よりも記録画像の多重度を増やしても充分なＳ／Ｎが得られるため、記録材料の記録容量を向上させることができる。
また、記録画像のＳ／Ｎが抑えられた結果、従来よりも１ページあたりの情報量を増やすことができ、その結果として、データの転送レートを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
記録画像のＳ／Ｎを悪化させることなく、信号光のＤＣ成分を抑制する目的を、信号光のＤＣ成分を抑制する拡散板などの光学部品の光の拡散単位幅を空間変調器の画素幅に比べて整数倍とすることによって実現した。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係るホログラム記録装置の要部の構成を示したブロック図である。ホログラム記録装置は記録用信号光光学系３０１を有し、この記録用信号光光学系３０１は、空間変調器（ＳＬＭ）１１、ＳＬＭ１１に隣接配置される拡散板１２、信号光光学系を形成するレンズ１３、１４、１５、レンズ１３と１４の間に挿入されて不要光を除去するアパーチャ１６及びホログラムが記録されるホログラム記録材料８０を有している。但し、図中破線で示した部分（拡散板）については後述する。
【００１６】
次に本実施形態の動作について説明する。図示されないレーザ光源から出射されたレーザ光から分岐された信号光１００は、ＳＬＭ１１で空間変調され、更に拡散板１２により拡散された後、レンズ１３、１４、１５を通ってホログラム記録材料８０に集光されるが、その際にアパーチャ１６によりＳＬＭ１１を通過する際に発生する高次光などの不要光がカットされる。この時、レーザ光から分岐された図示されない参照光がホログラム記録材料８０に照射され、この参照光と信号光１００の干渉縞がホログラム記録材料８０に記録される。
【００１７】
図２(A) 、(B) は図１に示した拡散板１２とＳＬＭ１１の構成を示した正面図と側面図である。拡散板１２は表面に凹凸が形成され、この凹凸により光を拡散する。この凹または凸が光拡散の１単位である。拡散板１２に形成されるこれら凹凸の幅はＳＬＭ１１の画素幅の２倍となっている。言い換えれば、拡散板１２の拡散単位の周期はＳＬＭ１１の画素周期の２倍となっている。
【００１８】
上記のようにホログラムが記録されたホログラム記録材料８０に記録時と同様の参照光を照射すると、ホログラム記録材料８０に記録された干渉縞による回折光が発生し、この回折光である再生信号光を再生光光学系（図示せず）を通して撮像素子( 図示せず) により受光することで、再生画像が得られる。
【００１９】
本実施形態によれば、周期がＳＬＭ１１の２倍となる拡散板１２を用いることにより、実験により信号光１００のＤＣ成分の拡散効果と、拡散板１２を入れたことが原因のノイズの減少効果を得ることができ、信号光１００のホログラム記録材料８０での強度分布が広がって信号光のＤＣ成分が抑制されるため、ホログラム記録材料８０のダイナミックレンジを有効活用することができると共に、Ｓ／Ｎの良好なホログラム記録を行うことができる。
【００２０】
なお、信号光のＤＣ成分を抑制する光学部品としては、表面の凹凸でなく屈折率の変化により光の位相を変化させるものでも良く、この場合も光を拡散させる拡散単位周期がＳＬＭ１１の画素周期の２倍以上あれば良い。
【００２１】
また、本発明は上記実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。本実施形態では、ＳＬＭと拡散板を隣接して配置することを念頭において説明したが、ＳＬＭと拡散板がお互いに結像関係にある位置（図１の破線で示した位置）に配置されていても良い。この場合は、当然、ＳＬＭと拡散板の周期はお互いの結像倍率も含めて決める必要がある。例えば、ＳＬＭが倍率１／２で拡散板上に結像されている場合、ＳＬＭと拡散板の実際の周期が同じであっても、本実施形態と同様の効果が得られることは明らかである。
【００２２】
また、図２に示した本実施形態の拡散板は凹部と凸部の２値しか取らない構造のものであったが、多値の拡散板でも同様の効果が得られる。更に、本実施形態の拡散板は凹凸を用いて光を拡散していたが、凹凸によらない屈折率の変化で光を拡散しても同様な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るホログラム記録装置の要部の構成を示したブロック図である。
【図２】図１に示した拡散板とＳＬＭの構成を示した正面図と側面図である。
【図３】従来のホログラム記録装置の一部を示したブロック図である。
【図４】信号光の記録材料における強度分布を示した図である。
【図５】従来の拡散板とＳＬＭの構成を示した正面図と側面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１１……空間変調器（ＳＬＭ）、１２……拡散板、１３、１４、１５……レンズ、１６……アパーチャ、８０……ホログラム記録材料、３０１……記録用信号光光学系。
【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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