(57)【要約】【課題】光の利用効率が高く、光学素子の位置調整もそれほど必要ではない空間光変調器、情報記録装置および情報再生装置を提供する。【解決手段】振幅ＳＬＭ２の出射光は、光ビーム１３Ａの入射光に対し偏光方向が９０度回転し、ダイレクタ１９と同じ偏光方向となる。振幅ＳＬＭ２の出射側には、偏光素子である１／２波長板１４が設置されている。振幅ＳＬＭ２の出射光が１／２波長板１４を通過することにより、１／２波長板１４の透過偏光方向に応じて振幅変調された出射光１３Ｂが得られる。出射光１３Ｂの出射偏光１６は、光ビーム１３Ａの入射偏光１５と偏光方向が一致する。位相ＳＬＭ３の出射光１３Ｃは、光ビーム１３Ａと等しい向きの偏光方向を維持する。すなわち、出射光１３Ｃの出射偏光１７もまた、光ビーム１３Ａの入射偏光１５と偏光方向が一致する。【選択図】図３
2008046248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を空間的に変調する空間光変調器であって、
前記光束の振幅を変調する振幅変調用空間光変調素子と、
前記振幅変調用空間光変調素子と並列に配置され、前記光束の位相を変調する位相変調用空間光変調素子とを含む、空間光変調器。
【請求項２】
前記空間光変調器は、前記光束に振幅変調と位相変調とを同時に与える、請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項３】
前記位相変調用空間光変調素子は、前記振幅変調用空間光変調素子の周囲に配置されている、請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項４】
前記振幅変調用空間光変調素子と前記位相変調用空間光変調素子とは独立に制御される、請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項５】
前記空間光変調器は、前記光束方向の厚みが前記光束のコヒーレンス長よりも短い、請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項６】
前記振幅変調用空間光変調素子と前記位相変調用空間光変調素子とは、異なるモードの液晶素子から構成されている、請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項７】
前記振幅変調用空間光変調素子は、ねじれネマチックモードの液晶素子から構成されている、請求項６に記載の空間光変調器。
【請求項８】
前記位相変調用空間光変調素子は、電界制御複屈折モードの液晶素子から構成されている、請求項６に記載の空間光変調器。
【請求項９】
前記振幅変調用空間光変調素子の出射側に１／２波長板が設けられている、請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項１０】
ホログラムによって記録媒体に情報を記録する情報記録装置であって、
光を出射する光源と、
前記光源から出射される光から物体光と参照光とを生成する空間光変調器と、
前記物体光と前記参照光とを前記記録媒体において干渉させる光学系とを備え、
前記空間光変調器は、
前記光源から出射される光の振幅を変調することにより前記物体光を生成する振幅変調用空間光変調素子と、
前記振幅変調用空間光変調素子と並列に配置され、前記光源から出射される光の位相を変調することにより前記参照光を生成する位相変調用空間光変調素子とを含む、情報記録装置。
【請求項１１】
前記振幅変調用空間光変調素子は、前記物体光に２次元ページデータを与える、請求項１０に記載の情報記録装置。
【請求項１２】
前記位相変調用空間光変調素子は、前記参照光にランダムな位相変調を与える、請求項１０に記載の情報記録装置。
【請求項１３】
前記空間光変調器は、請求項２〜９のいずれかに記載の空間光変調器である、請求項１０に記載の情報記録装置。
【請求項１４】
前記記録媒体は、フォトリフラクティブ材料により構成される、請求項１０〜１３のいずれかに記載の情報記録装置。
【請求項１５】
ホログラムによって記録媒体から情報を再生する情報再生装置であって、
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光から参照光を生成する空間光変調器と、
前記参照光を前記記録媒体に集光する光学系と、
前記参照光により前記記録媒体から発生する再生光をを検出する光検出器とを備え、
前記空間光変調器は、
前記光源から出射される光を遮断する振幅変調用空間光変調素子と、
前記振幅変調用空間光変調素子と並列に配置され、前記光源から出射される光の位相を変調することにより前記参照光を生成する位相変調用空間光変調素子とを含む、情報再生装置。
【請求項１６】
前記位相変調用空間光変調素子は、前記参照光に記録時と同一のランダムな位相変調を与える、請求項１５に記載の情報再生装置。
【請求項１７】
前記参照光により前記記録媒体から発生する透過参照光を遮断する遮光板をさらに備える、請求項１５に記載の情報再生装置。
【請求項１８】
前記空間光変調器は、請求項３〜９のいずれかに記載の空間光変調器である、請求項１５に記載の情報再生装置。
【請求項１９】
前記記録媒体は、請求項１０〜１４のいずれかに記載の記録媒体である、請求項１５に記載の情報再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空間光変調器、情報記録装置および情報再生装置に関し、より特定的には、液晶素子を用いた空間光変調器、ホログラムによって情報を記録する情報記録装置、およびホログラムから情報を再生する情報再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高密度光記録のため、ボリュームホログラフィ、特にデジタルボリュームホログラフィが実用レベルで開発され、注目を集めている。ボリュームホログラフィとは、情報を担持した物体光と情報を担持しない参照光とを記録媒体内で干渉させ、記録媒体の厚み方向も積極的に活用し、三次元的に干渉縞（ホログラム）を書き込む方式である。ボリュームホログラフィでは、厚みを増すことで回折効率を高め、多重記録を用いて記録容量の増大を図ることができるという特徴がある。
【０００３】
デジタルボリュームホログラフィとは、ボリュームホログラフィと同様の記録媒体および記録方式を用いつつも、記録されるイメージ情報が２値化されたデジタルパターンに限定された、コンピュータ指向のホログラフィック記録方式である。デジタルボリュームホログラフィでは、たとえば絵のようなアナログ的な画像情報も、一旦デジタイズして二次元デジタルパターン情報（二次元ページデータ）に展開し、これをイメージ情報として記録する。再生時には、この二次元デジタルパターン情報を読み出してデコードすることで、二次元デジタルパターン情報を元の情報に戻して表示する。
【０００４】
デジタルボリュームホログラフィでは、再生時にＳＮ比（信号対雑音比）が多少悪い場合でも、微分検出を行なったり、二値化データをコード化してエラー訂正を行なったりすることで、極めて忠実に元の情報を再現することが可能になる。このようなホログラムを用いた情報記録方式において大容量記録を実現するためには、所定の記録領域に対して多数のホログラムを記録する必要がある。そのためには、記録される各ホログラムのピッチを狭める必要がある。記録される各ホログラムのピッチを狭める手法として、参照光に位相変調を与える手法（たとえば、特許文献１参照）がある。
【０００５】
図８は、従来の空間光変調器１００の概略的な構成を示した断面図である。図８を参照して、空間光変調器（以下、ＳＬＭ（Spatial Light Modulator）とも称する）１００は、画素１０３Ａを有する振幅変調用空間光変調素子（以下、振幅ＳＬＭとも称する）１０１と、画素１０３Ｂを有する位相変調用空間光変調素子（以下、位相ＳＬＭとも称す）１０２とを含む。振幅ＳＬＭ１０１と位相ＳＬＭ１０２とは、ほぼ一体に形成されており、画素１０３Ａ，１０３Ｂが対応するように直列に空間接続されている。
【０００６】
空間光変調器１００は、物体光に振幅変調を与え、参照光に位相変調を与える。空間光変調器１００では、使用される光源のコヒーレンス長にもよるが、位相を乱さずに振幅と位相との変調点をほぼ一体に重ねるために、コヒーレンス長よりも短い光学長で画素１０３Ａ，１０３Ｂを重ねている。
【０００７】
図９は、従来の空間光変調器２００の概略的な構成を示した断面図である。図９を参照して、空間光変調器２００は、液晶層２０３Ａを有する振幅ＳＬＭ２０１と、液晶層２０３Ｂを有する位相ＳＬＭ２０２と、偏光板２０４Ａ，２０４Ｂと、基板２０５Ａ，２０５Ｂと、液晶層２０６とを含む。空間光変調器２００は、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）をアクティブ素子として液晶層２０３Ａ，２０３Ｂの各画素に配置したＴＦＴ液晶ＳＬＭである。
【０００８】
振幅ＳＬＭ２０１は、光源光２０８の振幅を変調し、出力側に偏光板２０４Ａが配置されている。なお、光源光２０８は、直線偏波のレーザー光であり、振幅ＳＬＭ２０１に設定された方位に偏光した直線偏光として振幅ＳＬＭ２０１に入射する。空間光変調器２００の入射側または出射側にさらなる偏光素子を設置してもよい。
【０００９】
位相ＳＬＭ２０２は、順に、偏光板２０４Ａ、基板２０５Ａ、液晶層２０６、基板２０５Ｂおよび偏光板２０４Ｂを挟んで、振幅ＳＬＭ２０１と近接して配置されている。偏光板２０４Ａ，２０４Ｂには、薄い偏光板が用いられている。また、基板２０５Ａ，２０５Ｂには、薄いガラス基板が用いられている。
【００１０】
上記のように薄い偏光板およびガラス基板を用いることにより、振幅ＳＬＭ２０１と位相ＳＬＭ２０２との間の光学長を光源光２０８のコヒーレンス長よりも短くすることができるとともに、振幅と位相との変調点の光路差を極めて短くすることができる。振幅ＳＬＭ２０１の液晶層２０３Ａは、位相ＳＬＭ２０２の液晶層２０３Ｂに各画素が対応している。最も簡単な場合、液晶層２０３Ａ，２０３Ｂは、互いに等間隔、等形状で対応するように配置され、各画素には振幅および位相の変調情報が与えられる。
【００１１】
振幅ＳＬＭ２０１の液晶層２０３Ａと位相ＳＬＭ２０２の液晶層２０３Ｂとでは、使われるモードが異なっている。液晶層２０３Ａには、液晶表示装置に用いられるねじれネマチック（Twisted Nematic：ＴＮ）モードが用いられる。ここでは、位相差（リタデーション）Δｎｄを大きく設定して振幅変調に加わる位相変化を少なくしている。液晶層２０３Ｂには、電界制御複屈折（Electrically Controlled Birefringence：ＥＣＢ）モードが用いられる。ここでは、液晶層２０３Ｂの配向を平行に行ない、さらに位相差Δｎｄを調整することによって、２π以上の位相変調が可能になっている。
【００１２】
図１０は、従来の光学変調構造３００の入射側および出射側の偏光方向（電界振動面）について説明するための図である。図１０は、電界がかからない状態での偏光方向である液晶分子方向（以下、ダイレクタとも称する）を示している。図１０を参照して、光学変調構造３００は、液晶層３０８，３０９を含む。液晶層３０８は、図９の振幅ＳＬＭ２０１の液晶層２０３Ａに対応する。液晶層３０９は、図９の位相ＳＬＭ２０２の液晶層２０３Ｂに対応する。
【００１３】
光ビーム３１１は、振幅ＳＬＭ２０１のダイレクタ３０２に平行でありダイレクタ３１２に直交する入射偏光３０１で液晶層３０８に入射する。液晶層３０８はＴＮモードを採用しているため、液晶層３０８の出射光は光ビーム３１１の入射光に対し９０度回転した偏光３０３となる。
【００１４】
液晶層３０８の出射側には、偏光素子である直線偏光板３０４が設置されている。液晶層３０８の出射光が直線偏光板３０４を通過することにより、直線偏光板３０４の透過偏光方向３０５に応じて振幅変調された直線偏光３０６の光ビーム３１１が得られる。光ビーム３１１は、位相ＳＬＭ２０２のダイレクタ３０７に平行に液晶層３０９に入射する。こうして、光学変調構造３００からは振幅と位相とが別々に変調された偏光３１０の光ビーム３１１が出射される。
【００１５】
図１１は、振幅変調と位相変調とを同時に与える従来の光学装置４００の概略的な構成を示した断面図である。図１１を参照して、光学装置４００は、ＴＮモードの液晶素子４０２と、ＥＣＢモードの液晶素子４０６と、平板マイクロレンズアレイ４１１，４１３とを備える。
【００１６】
光学装置４００では、２つの液晶素子４０２，４０６を接続するために、一対の平板マイクロレンズアレイ４１１，４１３から構成されるアフォーカル光学系を用いている。図１１において、フーリエ変換面ＦＳは、焦点距離ｆで示すように、前段の平板マイクロレンズアレイ４１１の像側焦点面であるとともに、後段の平板マイクロレンズアレイ４１３に対する物体側焦点面でもある。
【００１７】
一対の平板マイクロレンズアレイ４１１，４１３は、２つの液晶素子４０２，４０６の対応する画素を光学的に接続する。光学装置４００において、ＴＮモードの液晶素子４０２で生じた位相変化をＥＣＢモードの液晶素子４０６のところで補償するためには、ＴＮモードの液晶素子４０２の出射側偏光板（図示せず）の透過軸の方位を、ＥＣＢモードの液晶素子４０６の液晶分子方向（ダイレクタ）と平行にする必要がある。
【特許文献１】特許第３１４１４４０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
図８の空間光変調器１００のように振幅ＳＬＭ１０１と位相ＳＬＭ１０２とを直列に空間接続する場合には、画素１０３Ａと画素１０３Ｂとが対応するように配置する必要がある。また、図９の空間光変調器２００のように振幅ＳＬＭ２０１と位相ＳＬＭ２０２とを用いてホログラムにより情報の記録を行なう場合には、図１０の光学変調構造３００でも説明しているように、光束が２つのＳＬＭを通過するため光の利用効率が悪い。さらに、図１１の光学装置４００のような構成を採る場合には、２つの液晶素子４０２，４０６の間に設置される平板マイクロレンズアレイ４１１，４１３の位置調整を厳密に行なわなければならないという問題があった。
【００１９】
それゆえに、この発明の目的は、光の利用効率が高く、光学素子の位置調整もそれほど必要ではない空間光変調器、情報記録装置および情報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】
【００２０】
この発明は、光束を空間的に変調する空間光変調器であって、光束の振幅を変調する振幅変調用空間光変調素子と、振幅変調用空間光変調素子と並列に配置され、光束の位相を変調する位相変調用空間光変調素子とを含む。
【００２１】
好ましくは、空間光変調器は、光束に振幅変調と位相変調とを同時に与える。
好ましくは、位相変調用空間光変調素子は、振幅変調用空間光変調素子の周囲に配置されている。
【００２２】
好ましくは、振幅変調用空間光変調素子と位相変調用空間光変調素子とは独立に制御される。
【００２３】
好ましくは、空間光変調器は、光束方向の厚みが光束のコヒーレンス長よりも短い。
好ましくは、振幅変調用空間光変調素子と位相変調用空間光変調素子とは、異なるモードの液晶素子から構成されている。
【００２４】
好ましくは、振幅変調用空間光変調素子は、ねじれネマチックモードの液晶素子から構成されている。
【００２５】
好ましくは、位相変調用空間光変調素子は、電界制御複屈折モードの液晶素子から構成されている。
【００２６】
好ましくは、振幅変調用空間光変調素子の出射側に１／２波長板が設けられている。
この発明の他の局面によれば、ホログラムによって記録媒体に情報を記録する情報記録装置であって、光を出射する光源と、光源から出射される光から物体光と参照光とを生成する空間光変調器と、物体光と参照光とを記録媒体において干渉させる光学系とを備える。空間光変調器は、光源から出射される光の振幅を変調することにより物体光を生成する振幅変調用空間光変調素子と、振幅変調用空間光変調素子と並列に配置され、光源から出射される光の位相を変調することにより参照光を生成する位相変調用空間光変調素子とを含む。
【００２７】
好ましくは、振幅変調用空間光変調素子は、物体光に２次元ページデータを与える。
好ましくは、位相変調用空間光変調素子は、参照光にランダムな位相変調を与える。
【００２８】
好ましくは、空間光変調器は、光束に振幅変調と位相変調とを同時に与え、位相変調用空間光変調素子は、振幅変調用空間光変調素子の周囲に配置され、振幅変調用空間光変調素子と位相変調用空間光変調素子とは独立に制御され、空間光変調器は、光束方向の厚みが光束のコヒーレンス長よりも短く、振幅変調用空間光変調素子と位相変調用空間光変調素子とは、異なるモードの液晶素子から構成されている。
【００２９】
好ましくは、記録媒体は、フォトリフラクティブ材料により構成される。
この発明の他の局面によれば、ホログラムによって記録媒体から情報を再生する情報再生装置であって、光を出射する光源と、光源から出射された光から参照光を生成する空間光変調器と、参照光を記録媒体に集光する光学系と、参照光により記録媒体から発生する再生光をを検出する光検出器とを備える。空間光変調器は、光源から出射される光を遮断する振幅変調用空間光変調素子と、振幅変調用空間光変調素子と並列に配置され、光源から出射される光の位相を変調することにより参照光を生成する位相変調用空間光変調素子とを含む。
【００３０】
好ましくは、位相変調用空間光変調素子は、参照光に記録時と同一のランダムな位相変調を与える。
【００３１】
好ましくは、参照光により記録媒体から発生する透過参照光を遮断する遮光板をさらに備える。
【００３２】
好ましくは、空間光変調器は、光束に振幅変調と位相変調とを同時に与え、位相変調用空間光変調素子は、振幅変調用空間光変調素子の周囲に配置され、振幅変調用空間光変調素子と位相変調用空間光変調素子とは独立に制御され、空間光変調器は、光束方向の厚みが光束のコヒーレンス長よりも短く、振幅変調用空間光変調素子と位相変調用空間光変調素子とは、異なるモードの液晶素子から構成されている。
【００３３】
好ましくは、記録媒体は、フォトリフラクティブ材料により構成される。
【発明の効果】
【００３４】
この発明によれば、光の利用効率を高くすることができ、光学素子の位置調整もそれほど必要ではなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
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。
【００３６】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による空間光変調器１の概略的な構成を示した正面図である。図２は、この発明の実施の形態１による空間光変調器１の概略的な構成を示した側面図である。
【００３７】
図１，２を参照して、実施の形態１の空間光変調器１は、振幅変調用空間光変調素子（振幅ＳＬＭ）２と、位相変調用空間光変調素子（位相ＳＬＭ）３とを含む。振幅ＳＬＭ２は、空間光変調器１の中心付近に円状に設けられている。位相ＳＬＭ３は、振幅ＳＬＭ２の周囲に輪帯状に設けられている。振幅ＳＬＭ２および位相ＳＬＭ３は、光束４の進行方向に対して並列に設けられている。
【００３８】
振幅ＳＬＭ２と位相ＳＬＭ３とでは、図９の空間光変調器２００と同様に、液晶層で使われるモードが異なっている。振幅ＳＬＭ２では、液晶層に液晶表示装置で用いられるねじれネマチック（ＴＮ）モードが用いられている。位相ＳＬＭ３では、液晶層に電界制御複屈折（ＥＣＢ）モードが用いられている。位相ＳＬＭ３において、位相変調に伴う振幅の変化をできるだけ抑えるためには、配向のプレチルト角を高めに設定し、液晶の横ねじれを規制すればよい。
【００３９】
図３は、空間光変調器１の入射側および出射側の偏光方向（電界振動面）について説明するための図である。図３は、図１０の光学変調構造３００と同様に、電界がかからない状態での偏光方向である液晶分子方向（ダイレクタ）を示している。図３を参照して、空間光変調器１は、振幅ＳＬＭ２と、位相ＳＬＭ３と、１／２波長板１４とを含む。光ビーム１３Ａは、振幅ＳＬＭ２のダイレクタ１１および位相ＳＬＭ３のダイレクタ１２に平行であり振幅ＳＬＭ２のダイレクタ１９に直交する入射偏光１５で、振幅ＳＬＭ２および位相ＳＬＭ３に入射する。
【００４０】
振幅ＳＬＭ２はＴＮモードを採用しているため、振幅ＳＬＭ２の出射光は光ビーム１３Ａの入射光に対し偏光方向が９０度回転し、ダイレクタ１９と同じ偏光方向となる。振幅ＳＬＭ２の出射側には、偏光素子である１／２波長板１４が設置されている。振幅ＳＬＭ２の出射光が１／２波長板１４を通過することにより、１／２波長板１４の透過偏光方向に応じて振幅変調された出射光１３Ｂが得られる。出射光１３Ｂの出射偏光１６は、光ビーム１３Ａの入射偏光１５と偏光方向が一致する。
【００４１】
位相ＳＬＭ３はＥＣＢモードを採用しているため、位相ＳＬＭ３の出射光１３Ｃは光ビーム１３Ａと等しい向きの偏光方向を維持する。すなわち、出射光１３Ｃの出射偏光１７は、光ビーム１３Ａの入射偏光１５と偏光方向が一致する。位相ＳＬＭ３においても、振幅ＳＬＭ２の１／２波長板１４と同様、必要に応じて、空間光変調器１の出射側の偏光を揃えるための直線偏光素子を設置してもよい。
【００４２】
以上のように、実施の形態１の空間光変調器では、振幅ＳＬＭ２と位相ＳＬＭ３とが光束の向きに対して並列に配置される。これにより、同じ光束内で振幅と位相とが別々のＳＬＭで変調されるため、出射側に直線偏光素子などを配置することにより全体として偏光方向の揃った光を出射することができる。また、従来の空間光変調器と比較して薄型化が図れ、余分なマイクロレンズや空間フィルタを必要としない。
【００４３】
また、実施の形態１の空間光変調器は、振幅と位相とを独立に制御するため、振幅および波面を任意に制御することができる。また、空間光変調器の光束方向の全長が、光束のコヒーレンス長よりも短く構成されているので、装置を小型化することができる。また、情報の書き換えが実時間で可能なことから、ホログラム記録再生におけるアクティブな光学エレメントとして幅広く応用が可能である。さらに、振幅ＳＬＭ２の出射側に１／２波長板を設けることで、振幅ＳＬＭ２を透過する光束の偏光を制御できる。
【００４４】
また、実施の形態１の空間光変調器では、振幅ＳＬＭ２と位相ＳＬＭ３とが各々異なるモードの液晶素子から形成されている。振幅ＳＬＭ２は、ねじれネマチック（ＴＮ）モードの液晶素子から構成されるため、位相変化の少ない振幅変調を行なうことができる。位相ＳＬＭ３は、電界制御複屈折（ＥＣＢ）モードの液晶素子から構成されるため、２πを超える位相を制御することができる。なお、実施の形態１では、振幅ＳＬＭ２には一般的なＴＮモードを用い、位相ＳＬＭ３にはＥＣＢモードを用いているが、これらに限定されるものではない。
【００４５】
［実施の形態２］
実施の形態２では、空間光変調器を用いて二次元のページデータをフーリエ変換ホログラムとして記録する構成および動作について詳述する。
【００４６】
図４は、この発明の実施の形態２による空間光変調器１Ａの概略的な構成を示した正面図である。図４を参照して、実施の形態２の空間光変調器１Ａは、実施の形態１の空間光変調器１と同様に、振幅ＳＬＭ２と、位相ＳＬＭ３とを含む。振幅ＳＬＭ２は、空間光変調器１Ａの中心付近に円状に設けられている。位相ＳＬＭ３は、振幅ＳＬＭ２の周囲に輪帯状に設けられている。
【００４７】
図４は、データ記録時において空間光変調器１Ａに入射する光束の変調の様子を示している。図４に示すように、振幅ＳＬＭ２では、光の透過状態（ＯＮ）と光の遮断状態（ＯＦＦ）とが制御され、振幅ＳＬＭ２を通過する光束２２に２次元ページデータが与えられる。一方、位相ＳＬＭ３では、位相ＳＬＭ３を通過する光束２３にランダムな位相変調が与えられる。
【００４８】
上記により、実施の形態２の空間光変調器１Ａでは、振幅ＳＬＭ２を通過した光束２２がホログラム記録再生におけるいわゆる物体光として働き、位相ＳＬＭ３を通過した光束２３がホログラム記録再生におけるいわゆる参照光として働く。
【００４９】
図５は、この発明の実施の形態２による情報記録装置４０Ａの概略的な構成を示した断面図である。図５を参照して、実施の形態２の情報記録装置４０Ａは、図４で説明した空間光変調器１Ａと、光源４１と、コリメータレンズ４２と、集光レンズ４５と、対物レンズ４７と、遮光板５０と、光検出器５１とを備える。光検出器５１は、たとえばＣＣＤ（Charge Coupled Device）アレイ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）センサーなどで構成される。情報記録装置４０Ａは、図４で説明した光束２２の２次元ページデータを記録媒体４６にホログラムとして記録する。
【００５０】
光源４１から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ４２によって平行光束に変換された後、空間光変調器１Ａに照射される。図４で説明したように、空間光変調器１Ａは、振幅ＳＬＭ２と、位相ＳＬＭ３とを含む。振幅ＳＬＭ２は、光源４１のレーザ光を振幅変調することで、２次元ページデータが付加された物体光４３を生成する。位相ＳＬＭ３は、光源４１のレーザ光を位相変調することで参照光４４を生成する。
【００５１】
物体光４３および参照光４４は、集光レンズ４５によって記録媒体４６に集光される。記録媒体４６の集光点付近において、物体光４３の偏光状態およびエネルギー密度が参照光４４とほぼ等しければ、集光点付近において物体光４３と参照光４４とが干渉する。このとき、物体光４３に担持された２次元ページデータが記録媒体４６のフォトリフラクティブ結晶内に干渉縞（ホログラム）として記録される。
【００５２】
以上のように、実施の形態２の情報記録装置４０Ａは、並列に配置された振幅ＳＬＭ２および位相ＳＬＭ３を有する空間光変調器１Ａを用いることにより、二次元のページデータをフーリエ変換ホログラムとして記録することができる。また、情報記録装置４０Ａでは、物体光４３および参照光４４が一つの空間光変調器１Ａで生成され、同一の集光レンズ４５によって集光される。これにより、装置を小型化することができる。なお、実施の形態２では、記録媒体４６の材料としてフォトリフラクティブ結晶を採用しているが、光強度で屈折率が変化する材料であれば、これに限定されるものではない。
【００５３】
［実施の形態３］
実施の形態３では、実施の形態２において記録媒体４６にホログラムとして記録された２次元ページデータを再生する構成および動作について詳述する。
【００５４】
図６は、この発明の実施の形態３による空間光変調器１Ｂの概略的な構成を示した正面図である。図６を参照して、実施の形態３の空間光変調器１Ｂは、振幅ＳＬＭ２Ｂと、位相ＳＬＭ３とを含む。振幅ＳＬＭ２Ｂは、空間光変調器１Ｂの中心付近に円状に設けられている。位相ＳＬＭ３は、振幅ＳＬＭ２Ｂの周囲に輪帯状に設けられている。
【００５５】
図６は、データ再生時において空間光変調器１Ｂに入射する光束の様子を示している。図６に示すように、振幅ＳＬＭ２Ｂでは、入射する光束２２を遮断する。一方、位相ＳＬＭ３には、記録時に光束２３に位相変調を与えたときと同一の位相変調パターンが形成されている。こうして、空間光変調器１Ｂは、入射光のうち位相ＳＬＭ３を通過した光束２３のみを透過させることで、リング状の参照光を生成する。
【００５６】
図７は、この発明の実施の形態３による情報再生装置４０Ｂの概略的な構成を示した断面図である。実施の形態３の情報再生装置４０Ｂは、空間光変調器１Ａが空間光変調器１Ｂに置き換えられた点において、実施の形態２の情報記録装置４０Ａと異なる。したがって、実施の形態２と重複する部分の説明は、ここでは繰り返さない。情報再生装置４０Ｂは、図６で説明した光束２３の参照光を用いて、ホログラムとして記録された２次元ページデータを記録媒体４６から再生する。
【００５７】
光源４１から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ４２によって平行光束に変換された後、空間光変調器１Ｂに照射される。図６で説明したように、空間光変調器１Ｂは、振幅ＳＬＭ２Ｂと、位相ＳＬＭ３とを含む。振幅ＳＬＭ２Ｂは、光源４１のレーザ光を遮断する。位相ＳＬＭ３は、光源４１のレーザ光を位相変調してリング状の参照光４４を生成する。位相ＳＬＭ３において、参照光４４にランダムな位相変調を与え、スペックルシフト多重記録を行なうことにより、データ再生時のクロストークによるノイズを抑えることができるとともに、シフト多重記録する際のシフトピッチを狭めることができる。
【００５８】
リング状の参照光４４は、集光レンズ４５によって記録媒体４６のホログラム記録領域に集光される。参照光４４が当該ホログラム記録領域に照射されると、透過参照光４９に加えて再生光４８が発生する。再生光４８は、対物レンズ４７で平行光に変換された後、光検出器５１によって検出される。これにより、記録媒体４６に記録された２次元ページデータが再生される。透過参照光４９は、同じく対物レンズ４７で平行光に変換された後、リング状の遮光板５０によって光検出器５１の前で遮断される。
【００５９】
以上のように、実施の形態３の情報再生装置４０Ｂは、並列に配置された振幅ＳＬＭ２Ｂおよび位相ＳＬＭ３を有する空間光変調器１Ｂ３を用いることにより、ホログラムとして記録された２次元ページデータを再生することができる。また、情報記録装置４０Ｂでは、記録用の参照光４４（図５参照）と同一の位相変調が与えられた再生光４８が生成される。これにより、記録媒体４６に記録された情報を正確に再生することができる。
【００６０】
なお、実施の形態２，３では、透過型ホログラムの記録および再生について説明したが、反射型ホログラムの記録および再生についても同様に、２次元ページデータをホログラムとして記録し再生することができる。また、実施の形態２の情報記録装置４０Ａと実施の形態３の情報再生装置４０Ｂとを別々に説明したが、これらを情報記録再生装置として一体化することも可能である。
【００６１】
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】
【００６２】
【図１】この発明の実施の形態１による空間光変調器１の概略的な構成を示した正面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による空間光変調器１の概略的な構成を示した側面図である。
【図３】空間光変調器１の入射側および出射側の偏光方向について説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態２による空間光変調器１Ａの概略的な構成を示した正面図である。
【図５】この発明の実施の形態２による情報記録装置４０Ａの概略的な構成を示した断面図である。
【図６】この発明の実施の形態３による空間光変調器１Ｂの概略的な構成を示した正面図である。
【図７】この発明の実施の形態３による情報再生装置４０Ｂの概略的な構成を示した断面図である。
【図８】従来の空間光変調器１００の概略的な構成を示した断面図である。
【図９】従来の空間光変調器２００の概略的な構成を示した断面図である。
【図１０】従来の光学変調構造３００の入射側および出射側の偏光方向について説明するための図である。
【図１１】振幅変調と位相変調とを同時に与える従来の光学装置４００の概略的な構成を示した断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１，１Ａ，１Ｂ，１００，２００  空間光変調器、２，２Ｂ，１０１，２０１  振幅ＳＬＭ、３，１０２，２０２  位相ＳＬＭ、１４  １／２波長板、４０Ａ  情報記録装置、４０Ｂ  情報再生装置、４１  光源、４２  コリメータレンズ、４５  集光レンズ、４６  記録媒体、４７  対物レンズ、５０  遮光板、５１  光検出器、１０３Ａ，１０３Ｂ  画素、２０３Ａ，２０３Ｂ  液晶層、２０４Ａ，２０４Ｂ  偏光板、２０５Ａ，２０５Ｂ  基板、２０６，３０８，３０９  液晶層、４００  光学装置、４０２，４０３  液晶素子、４１１，４１３  平板マイクロレンズアレイ。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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