(57)【要約】【課題】光学系を簡素化し参照光及び信号光を制御可能とする。【解決手段】単一波長で干渉性のよいレーザ光９１を出射するレーザ光源１１と、このレーザ光９１を拡大するビームエクスパンダ１２と、拡大したレーザ光９１を図１中Ｚ方向のみに絞り込むレンズ１３と、レーザ光９１を変調する空間変調器（ＧＬＶ）１４と、変調されたレーザ光をホログラフィック情報記録媒体１６に導くフーリエ変換レンズ１５とを光軸に沿って入力側からこの順に配列する。制御部１８において、ＧＬＶ１４のＧＬＶピクセル毎に反射レーザ光の位相を変更するように制御することで、参照光と信号光に相当するレーザ光を得、且つこの両レーザ光を逐次変更しながらホログラフィック情報記録を行う。【選択図】　図１
2004144847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、
上記レーザ光源からのレーザ光を入射し、該入射したレーザ光を変調する変調手段と、
上記変調手段で変調されて得られる１つの光と他の光とをホログラフィック情報記録媒体表面に集光する集光手段と
を備えるホログラフィック情報記録装置。
【請求項２】
上記変調手段は、上記入射したレーザ光を選択透過或いは回折するための光学セルを複数個有し、
上記光学セルのうち少なくとも１つの光学セルで参照光に相当する光を生成し、該光学セル以外のセルで信号光を生成する変調制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載のホログラフィック情報記録装置。
【請求項３】
上記変調制御手段は、参照光を生成する光学セルを選択し、このセルに対する信号光を生成するための光学セルを順番に選択することを特徴とする請求項２記載のホログラフィック情報記録装置。
【請求項４】
上記変調制御手段は、参照光を生成する光学セルを選択し、このセルに対する信号光を生成する光学セルを順不同に選択することを特徴とする請求項２記載のホログラフィック情報記録装置。
【請求項５】
上記変調制御手段は、上記参照光用に隣接するセルを信号光用セルとして選択しないことを特徴とする請求項１記載のホログラフィック情報記録装置。
【請求項６】
上記光学セルは、ｍ×ｎ個（但し、ｍ，ｎは、０を除く正の整数とする。）の２次元配列を有することを特徴とする請求項１記載のホログラフィック情報記録装置。
【請求項７】
上記光学セルは、ｍ又はｎ＝１の１次元配列を有することを特徴とする請求項６記載のホログラフィック情報記録装置。
【請求項８】
上記変調制御手段は、互いに隣接するｋ×ｌ個（但し、ｋ、ｌは、０を除く正の整数、且つｋ＜ｍ，ｌ＜ｎである。）からなるセル集合を参照光用の１信号セルとして選択し、該セル集合以外の光学セルを信号光用セルとすることを特徴とする請求項６記載のホログラフィック情報記録装置。
【請求項９】
上記変調制御手段は、上記セル集合に対する信号光を生成するための光学セルを順番に選択することを特徴とする請求項８記載のホログラフィック情報記録装置。
【請求項１０】
上記変調制御手段は、参照光を生成するための光学セルを選択し、このセルに対する信号光を生成するための光学セルを順不同に選択することを特徴とする請求項８記載のホログラフィック情報記録装置。
【請求項１１】
上記変調手段は、位相変調型回折格子であることを特徴とする請求項１記載のホログラフィック情報記録装置。
【請求項１２】
レーザ光源からのレーザ光を入射する入射工程と、
上記入射したレーザ光を変調する変調工程と、
上記変調工程で変調されて得られる１つの光と他の光とをホログラフィック情報記録媒体表面に集光する集光工程と
を有するホログラフィック情報記録方法。
【請求項１３】
上記変調工程には、
複数個の光学セルのうち少なくとも１つの光学セルにおいて上記入射したレーザ光を選択透過或いは回折させることによって参照光に相当する光を生成し、上記光学セル以外のセルで信号光を生成する変調制御工程が含まれることを特徴とする請求項１２記載のホログラフィック情報記録方法。
【請求項１４】
上記変調制御工程では、参照光を生成する光学セルを選択し、このセルに対する信号光を生成するための光学セルを順番に選択することを特徴とする請求項１３記載のホログラフィック情報記録方法。
【請求項１５】
上記変調制御工程では、参照光を生成する光学セルを選択し、このセルに対する信号光を生成する光学セルを順不同に選択することを特徴とする請求項１３記載のホログラフィック情報記録方法。
【請求項１６】
上記変調制御工程では、上記参照光用に隣接するセルを信号光用セルとして選択しないことを特徴とする請求項１２記載のホログラフィック情報記録方法。
【請求項１７】
上記光学セルは、ｍ×ｎ個（但し、ｍ，ｎは、０を除く正の整数とする。）の２次元配列を有することを特徴とする請求項１２記載のホログラフィック情報記録方法。
【請求項１８】
上記光学セルは、ｍ又はｎ＝１の１次元配列を有することを特徴とする請求項１７記載のホログラフィック情報記録方法。
【請求項１９】
上記変調制御工程では、互いに隣接するｋ×ｌ個（但し、ｋ、ｌは、０を除く正の整数、且つｋ＜ｍ，ｌ＜ｎである。）からなるセル集合を参照光用の１信号セルとして選択し、該セル集合以外の光学セルを信号光用セルとすることを特徴とする請求項１７記載のホログラフィック情報記録方法。
【請求項２０】
上記変調制御工程では、上記セル集合に対する信号光を生成するための光学セルを順番に選択することを特徴とする請求項１９記載のホログラフィック情報記録方法。
【請求項２１】
上記変調制御工程では、参照光を生成するための光学セルを選択し、このセルに対する信号光を生成するための光学セルを順不同に選択することを特徴とする請求項１９記載のホログラフィック情報記録方法。
【請求項２２】
上記変調工程では、入射されるレーザ光を位相変調することを特徴とする請求項１２記載のホログラフィック情報記録方法。
【請求項２３】
レーザ光源と、
上記レーザ光源からのレーザ光を入射し、該レーザ光から記録時に参照光として用いた一の光を変調して得る変調手段と、
上記一の光をホログラフィック情報記録媒体表面に集光する集光手段と、
上記ホログラフィック情報記録媒体表面にて回折された回折光を検出する検出手段と
を備えるホログラフィック情報再生装置。
【請求項２４】
上記変調手段は、上記入射したレーザ光を選択透過或いは回折するための光学セルを複数個有し、
上記複数個の光学セルから少なくとも１つの光学セルを選択し参照光に相当する光を生成する変調制御手段を備えることを特徴とする請求項２３記載のホログラフィック情報再生装置。
【請求項２５】
上記光学セルは、ｍ×ｎ個（但し、ｍ，ｎは、０を除く正の整数とする。）の２次元配列を有することを特徴とする請求項２３記載のホログラフィック情報再生装置。
【請求項２６】
上記光学セルは、ｍ又はｎ＝１の１次元配列を有することを特徴とする請求項２５記載のホログラフィック情報再生装置。
【請求項２７】
上記変調制御手段は、互いに隣接するｋ×ｌ個（但し、ｋ、ｌは、０を除く正の整数、且つｋ＜ｍ，ｌ＜ｎである。）からなるセル集合を参照光用の１信号セルとして選択することを特徴とする請求項２５記載のホログラフィック情報再生装置。
【請求項２８】
上記変調手段は、位相変調型回折格子であることを特徴とする請求項２３記載のホログラフィック情報再生装置。
【請求項２９】
レーザ光源と、
上記レーザ光源からのレーザ光を入射し、該レーザ光から記録時に参照光として用いた一の光を変調して得る変調工程と、
上記一の光をホログラフィック情報記録媒体表面に集光する集光工程と、
上記ホログラフィック情報記録媒体表面にて回折された回折光を検出する検出工程と
を備えるホログラフィック情報再生方法。
【請求項３０】
上記変調工程には、
複数個の光学セルのうち少なくとも１つの光学セルにおいて上記入射したレーザ光を選択透過或いは回折させることによって参照光に相当する光を生成する変調制御工程が含まれることを特徴とする請求項２９記載のホログラフィック情報再生方法。
【請求項３１】
上記光学セルは、ｍ×ｎ個（但し、ｍ，ｎは、０を除く正の整数とする。）の２次元配列を有することを特徴とする請求項２９記載のホログラフィック情報再生方法。
【請求項３２】
上記光学セルは、ｍ又はｎ＝１の１次元配列を有することを特徴とする請求項３１記載のホログラフィック情報再生方法。
【請求項３３】
上記変調制御工程では、互いに隣接するｋ×ｌ個（但し、ｋ、ｌは、０を除く正の整数、且つｋ＜ｍ，ｌ＜ｎである。）からなるセル集合を参照光用の１信号セルとして選択することを特徴とする請求項３１記載のホログラフィック情報再生方法。
【請求項３４】
上記変調工程では、入射されるレーザ光を位相変調することを特徴とする請求項２９記載のホログラフィック情報再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラフィック情報記録装置及びその方法に関し、特に、参照光を得るための光学系を持たないホログラフィック情報記録装置及びその方法、並びに複数の読み取り光を切り換えることができるホログラフィック情報再生方法及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、記録媒体にホログラフィック情報記録によってデータを多重記録する技術がある。このようなホログラフィック情報記録では、ホログラフィックステレオグラムを記録する場合と同様、レーザ光を空間変調器に入射させ、この空間変調器で反射した、若しくはこれを透過することで変調された光を記録信号光とし、この空間変調器を経由しない別の光路から導入したレーザ光を参照光とし、これらがホログラフィック情報記録媒体上で重ね合わされて生じる干渉パターンを記録する（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
具体的には、レーザ光源で生成されたレーザ光をハーフミラーにて分光し、分光したレーザ光の一方をレンズにて絞った後、ホログラフィック情報記録媒体に投射する。他方のレーザ光を記録すべきデータに合わせ、各画素を透過状態、遮蔽状態に設定した２次元液晶（例えば、１０００×１０００画素を有する。）セルを透過させた上でホログラフィック情報記録媒体に投射する。このとき、ホログラフィック情報記録媒体に投射される光を参照光、記録するデータを含む光を信号光といい、参照光が照射されているホログラフィック情報記録媒体上の位置に合わせて信号光を投射するときに生じる干渉縞をホログラフィック情報記録媒体に記録している。
【０００４】
従来のホログラフィック情報記録を、図９を用いて説明する。ホログラフィック情報記録装置１００は、単一波長で干渉性のよいレーザ光Ｌ２０１を出射するレーザ光源１０１と、このレーザ光Ｌ２０１を拡大する凹レンズ１０２と、拡大されたレーザ光Ｌ２０１を平行光にするレンズ１０３と、レーザ光Ｌ２０１を信号光Ｌ２０２と参照光Ｌ２０３とに分離するハーフミラー１０４と、信号光Ｌ２０２の光学系と、参照光の光学系とを備えている。
【０００５】
信号光Ｌ２０２の光学系としては、レーザ光Ｌ２０１に記録用の情報をもたせるための空間変調器１０５と、ミラー１０６と、この信号光Ｌ２０２をホログラフィック情報記録媒体１１０に導くレンズ１０７があり、これらが光軸に沿ってその入力側からそれぞれ順次配列されている。空間変調器１０５は、例えば、透過型の液晶セルを有する液晶パネルであり、レンズ１０７の前に配置され、レーザ光Ｌ２０１から分光された光を変調し記録用のデータを含む信号光Ｌ２０２を得ている。また、参照光Ｌ２０３の光学系として、参照光Ｌ２０３をホログラフィック情報記録媒体１１０に導くコリメータレンズ１０８を有する。
【０００６】
また、ホログラフィック情報記録媒体に記録されたホログラフィデータを再生する再生装置を図１０に示す。ホログラフィック情報再生装置１２０は、ホログラフィック情報記録媒体１１０に記録された干渉縞により生じる入射レーザ光の回折光を検出するディテクタ１２１を備えており、記録時の参照光Ｌ２０３と光学的に等価なレーザ光を再生参照光Ｌ２１１としてホログラフィック情報記録媒体１１０に照射すると、ホログラフィック情報記録媒体１１０内の干渉縞により生じる回折光がディテクタ１２１に照射される。この場合、ディテクタ１２１には２次元液晶の明暗パターンが再現される。これを電気信号として取り出してデータを再生する。ディテクタ１２１としては、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ
Ｄｅｖｉｃｅ）が用いられている。
【０００７】
空間変調器は、ホログラフィック情報記録装置だけでなく、例えば、表示装置にも用いられる。液晶パネルやＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　ＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏＤｅｖｉｃｅ）等は、表示装置用途として一般的である。表示装置の空間変調器として液晶パネルを用いた場合、入射した光の大部分がカラーフィルタや画素間のフレームによって吸収や反射されてしまい、高い輝度を得るためには大出力の光源を用いる必要があった。これにより、消費電力が増大してしまうといった問題点もあった。そこで、表示装置では、液晶パネルの各画素（ピクセル）に入射される光を色分解するために回折格子（グレーティング）を用いる手法（例えば、非特許文献２参照。）、或いは色分解するために回折型光学素子を用いる手法（例えば、非特許文献３参照。）が提案されてきた。
【０００８】
また、マイクロマシンによって自在に駆動できる回折格子の研究開発も進められている。例えば、このような回折格子を、表示画像に応じて投影する光を位相変調する空間変調器として用いる手法がある（例えば、特許文献１参照。）。このように、空間変調器として用いられるマイクロマシン型の回折格子は、一般にグレーティングライトバルブ（Ｇｒａｔｉｎｇ　Ｌｉｇｈｔ　Ｖａｌｖｅ：ＧＬＶ）と称されている。このＧＬＶは、従来から空間変調器として用いられる液晶パネルと比較して高速で動作できる等の利点を有する。
【０００９】
【特許文献１】
米国特許５３１１３６０号明細書
【非特許文献１】
Ａｌｓｔａｉｒ　Ｍ．Ｇｌａｓｓ　ａｎｄ　Ｍａｒｋ　Ｊ．Ｃａｒｄｉｌｌｏ，”Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ　Ｄａｔａ　Ｓｔｏｒａｇｅ”，ｐ．２２，Ｆｉｇ．１
【非特許文献２】
Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｏｐｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．３８，７１９３，１９９９
【非特許文献３】
Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｏｐｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．３８，７１０４，１９９９
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のホログラフィック情報記録方式では、参照光と信号光とを得るための光学系が複雑化するため、振動や温度変化等の影響を受け易いという欠点があった。また、分波器等からなる複雑な光学系では、各レンズやミラーの調整が難しく、参照光及び信号光を可変とするような構成を実現することは困難であった。また、安定した記録特性を維持することが難しかった。
【００１１】
そこで本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、光学系を簡素化するとともに参照光及び信号光を制御可能とし、振動や温度変化といった外的因子等に対して安定したホログラフィック情報記録特性を有するホログラフィック情報記録装置及び方法、並びにホログラフィック情報再生装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明に係るホログラフィック情報記録装置は、レーザ光源と、このレーザ光源からのレーザ光を入射し、入射したレーザ光を変調する変調手段と、変調手段で変調されて得られる１つの光と他の光とをホログラフィック情報記録媒体表面に集光する集光手段とを備える。
【００１３】
ここで、変調手段は、入射したレーザ光を選択透過或いは回折するための光学セルを複数個有しており、光学セルのうち少なくとも１つの光学セルで参照光に相当する光を生成しこの光学セル以外のセルで信号光を生成するように変調手段を制御する変調制御手段を設ける。また、位相変調型回折格子は、変調手段として好適である。
【００１４】
変調制御手段は、参照光を生成する光学セルを選択し、このセルに対する信号光を生成するための光学セルを順番に、或いは順不同に選択する。また、参照光用に隣接するセルを信号光用セルとして選択しないようにもできる。また、ここで用いられる光学セルは、ｍ×ｎ個（但し、ｍ，ｎは、０を除く正の整数とする。）の２次元配列を有している。また、ｍ又はｎ＝１である１次元配列であってもよい。変調制御手段は、このｍ×ｎ個に配列された光学セルの互いに隣接するｋ×ｌ個（但し、ｋ、ｌは、０を除く正の整数、且つｋ＜ｍ，ｌ＜ｎである。）からなるセル集合を参照光用の１信号セルとして選択し、該セル集合以外の光学セルを信号光用セルとしてもよい。
【００１５】
また、本発明に係るホログラフィック情報記録方法は、レーザ光源からのレーザ光を入射する入射工程と、入射したレーザ光を変調する変調工程と、変調工程で変調されて得られる１つの光と他の光とをホログラフィック情報記録媒体表面に集光する集光工程とを有する。
【００１６】
ここで、変調工程には、複数個の光学セルのうち少なくとも１つの光学セルにおいて入射したレーザ光を選択透過或いは回折させることによって参照光に相当する光を生成し、この光学セル以外のセルで信号光を生成する変調制御工程が含まれる。
【００１７】
変調制御工程では、参照光を生成する光学セルを選択し、このセルに対する信号光を生成するための光学セルを順番に、或いは順不同に選択する。また、参照光用に隣接するセルを信号光用セルとして選択しないようにもできる。
【００１８】
また、本発明に係るホログラフィック情報再生装置は、レーザ光源と、レーザ光源からのレーザ光を入射し、該レーザ光から記録時に参照光として用いた一の光を変調して得る変調手段と、この一の光をホログラフィック情報記録媒体表面に集光する集光手段と、ホログラフィック情報記録媒体表面にて回折された回折光を検出する検出手段とを備える。
【００１９】
変調手段は、入射したレーザ光を選択透過或いは回折するための光学セルを複数個有し、複数個の光学セルから少なくとも１つの光学セルを選択し参照光に相当する光を生成する変調制御手段を備える。光学セルは、ｍ×ｎ個（但し、ｍ，ｎは、０を除く正の整数とする。）の２次元配列、或いはｍ又はｎ＝１の１次元配列を有する。位相変調型回折格子は、変調手段として好適である。
【００２０】
変調制御手段は、互いに隣接するｋ×ｌ個（但し、ｋ、ｌは、０を除く正の整数、且つｋ＜ｍ，ｌ＜ｎである。）からなるセル集合を参照光用の１信号セルとして選択する。
【００２１】
更に、本発明に係るホログラフィック情報再生方法は、レーザ光源と、レーザ光源からのレーザ光を入射し、このレーザ光から記録時に参照光として用いた一の光を変調して得る変調工程と、一の光をホログラフィック情報記録媒体表面に集光する集光工程と、ホログラフィック情報記録媒体表面にて回折された回折光を検出する検出工程とを有する。
【００２２】
変調工程では、複数個の光学セルのうち少なくとも１つの光学セルにおいて入射したレーザ光を選択透過或いは回折させることによって参照光に相当する光を生成する変調制御工程が含まれる。光学セルは、ｍ×ｎ個（但し、ｍ，ｎは、０を除く正の整数とする。）の２次元配列、或いはｍ又はｎ＝１の１次元配列を有する。また、変調工程では、入射したレーザ光を位相変調することが好ましい。
【００２３】
変調制御工程では、互いに隣接するｋ×ｌ個（但し、ｋ、ｌは、０を除く正の整数、且つｋ＜ｍ，ｌ＜ｎである。）からなるセル集合を参照光用の１信号セルとして選択する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の具体例として示すホログラフィック情報記録装置は、入射したレーザ光を選択透過或いは回折するための光学セルを複数個有する変調手段と、光学セルのうち少なくとも１つの光学セルで参照光に相当する光を生成しこの光学セル以外のセルで信号光を生成するように変調手段を制御する変調制御手段とを設けることによって、参照光と信号光とで別々の光路を用意することなくホログラフィック情報記録を可能としたものである。
【００２５】
以下、本発明の具体例について、図面を参照して詳細に説明する。具体例として示すホログラフィック情報記録装置１は、図１に示すように、単一波長で干渉性のよいレーザ光９１を出射するレーザ光源１１と、このレーザ光９１を拡大するビームエクスパンダ１２と、拡大されたレーザ光９１を図中Ｚ方向のみに絞り込むシリンドリカルレンズ１３と、レーザ光９１を変調する空間変調器１４と、変調されたレーザ光をホログラフィック情報記録媒体１６に導くフーリエ変換レンズ１５とを備えており、これらが光軸に沿ってその入力側からそれぞれこの順に配列されている。フーリエ変換レンズ１５を通過したレーザ光９１は、ピンホール１７により整光され、ホログラフィック情報記録媒体１６上に照射される。また、ホログラフィック情報記録装置１は、上述した光学系のほかに、レーザ光源１１や空間変調器１４といった各構成を統括して制御する制御部１８を備える。
【００２６】
本具体例では、空間変調器１４として、ＧＬＶ（Ｇｒａｔｉｎｇ　Ｌｉｇｈｔ　Ｖａｌｖｅ）を用いる。以下、空間変調器をＧＬＶと表記する。ＧＬＶ１４の基本構成を図２乃至図４を用いて説明する。ＧＬＶ１４は、位相変調型回折格子であって、図２に示した１ユニットが図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように１次元或いはｍ×ｎ個の２次元に配列されている。本具体例では、１０８８個のＧＬＶピクセルが１次元配列されてなるＧＬＶを用いる。
【００２７】
各ユニットは、図２及び図４に示すように、シリコン基板２１上に酸化皮膜層２２、タングステン層２３が積層された基板本体の表面にアルミニウム薄層２４で覆われた圧電素子であるシリコン窒化物２５よりなる複数のリボン２６ａ〜２６ｆが並設されている。これら各層は、各種の半導体製造技術によって形成されている。リボン２６の表面は、反射性のよいアルミニウム薄層２４で覆われているため、入射された光（レーザ光）を効率よく反射する。なお、この１ユニットを、以下ＧＬＶピクセルと表記する。
【００２８】
この１ＧＬＶピクセルは、通常６本のリボンを有しており、このうち１本おきの３本が電気信号を与えることで自在に上昇又は下降する可動リボン、これ以外が固定リボンとなっている。図４（ａ）は、可動自在のリボンが引っ張り力によってシリコン基板２１の表面から持ち上がりエアギャップ２７をつくる様子を示している。このとき、６本のリボン表面は、同一平面を形成する。また、図４（ｂ）は、シリコン基板２１の表面に引き寄せられる様子を示している。このとき、６本のリボンが１本おきに沈み込んで回折格子を形成する。ＧＬＶピクセルは、可動リボン２６ｂ，２６ｄ，２６ｆの表面で反射するレーザ光の位相と、固定リボン２６ａ，２６ｃ，２６ｅの表面で反射するレーザ光の位相との差が０又はλ／４になるようにデジタル的に制御すること、或いは０〜λ／４の間でアナログ的に制御することが可能である。
【００２９】
仮に、レーザ光９１がこのＧＬＶ１４に対して垂直に入射した場合を考える。６本のリボンが図４（ａ）のように同一平面を形成していれば、レーザ光９１はそのまま垂直に反射する。このときリボン表面における反射光の波面Ｗ０は、図４（ａ）に破線で示すようになっている。
【００３０】
一方、リボンが１本おきに下がっていれば（図４（ｂ））、垂直に反射する０次光のほかに、回折により±１次光が発生する。このときリボン表面における０次光の波面Ｗ０は、図４（ｂ）に破線で示すようになっており、±１次光の波面Ｗ±１は、実線で示すようになっている。２次以上の回折光も発生しているが、この強度は無視できる程度に小さい。
【００３１】
このように、ＧＬＶ１４は、入射した光の反射光の位相を各ＧＬＶピクセル毎に変更できる。そこで、本具体例では、このＧＬＶ１４を空間変調器として用いて、あるＧＬＶピクセルにおける反射レーザ光を従来のホログラフィック記録における参照光に相当する光とし、別のＧＬＶピクセルにおける反射レーザ光を信号光として扱うことによってホログラフィック情報記録を可能としている。
【００３２】
上述したような構成を備えるホログラフィック情報記録装置１では、レーザ光源１１からのレーザ光は、ビームエクスパンダ１２により必要なビーム径に拡大される。その後、ＧＬＶ１４のリボン領域に効率よく照射するためにシリンドリカルレンズ１３を通過して平行光とされ、ＧＬＶのリボンが並ぶ方向と直行する方向に絞り込まれる。ＧＬＶのリボン表面で反射したレーザ光は、フーリエ変換レンズ１５を通過してホログラフィック情報記録媒体１６上に照射される。
【００３３】
図５に、図１のＧＬＶ以降の光学系を拡大して示す。図５は、図１に表す空間と図１右上部付近に示すｘｙｚ軸で対応している。すなわち、図５では、レーザ光源１１からのレーザ光９１は、紙面奥から紙面表面に向かって進行し、ＧＬＶ１４に対して４５°で入射する。反射光は、紙面に平行な方向に進路を変更して紙面上を下方に進行し、記録媒体１６に照射される。
【００３４】
複数のＧＬＶピクセル（本具体例では１０８８個）からの反射光の各々は、１ＧＬＶピクセルの幅とレーザ光源の波長とで決定される「広がり」を持つビームとなる。このビームは、フーリエ変換レンズ１５を介して記録媒体１６上に照射される。
【００３５】
記録媒体１６上では、各ＧＬＶピクセルにおける反射光の０次光と±１次回折光は、それぞれ異なる場所に集光される。しかし、データを記録する際に必要となる光は０次光のみであるため、各ＧＬＶピクセルで生じる±１次光は、レンズ焦点近傍に配置されたピンホール１７により除かれる。図５では図示の便宜上、０次光のみ表示し、ピンホール１７は省略している。
【００３６】
各ＧＬＶピクセルからの０次光は、ＧＬＶにおける位置に応じて記録媒体１６への入射角が異なる。この角度θは、ＧＬＶ中央のＧＬＶピクセル［Ｐ０］からの位置をＰｎ、フーリエ変換レンズの焦点距離をｆとして、以下の式によって求めることができる。
【００３７】
【００３８】
ｓｉｎθ＝Ｐｎ／ｆ
Ｐｎ＝ｎ×Ｄｐ（ｎ＝０，±１，±２，・・・）
・・・・（１）
【００３９】
上式において、Ｄｐは、ＧＬＶピクセルのサイズである。本具体例で用いたレーザ光とＧＬＶの各パラメータは、ＧＬＶ長が２７ｍｍ（Ｐ０〜ｍａｘ＝１３．５ｍｍ）であり、レンズ焦点距離ｆが１００ｍｍであり、レーザ光波長λ＝０．５３２μｍ、ＧＬＶピクセルサイズｄ＝２５μｍである。
【００４０】
図５を用いて、ＧＬＶピクセル［Ｐ０］からの反射光を参照光とし、ＧＬＶピクセル［Ｐｋ］からの反射光を信号光とする場合と、ＧＬＶピクセル［Ｐ０］からの反射光を参照光とし、ＧＬＶピクセル［Ｐｌ］からの反射光を信号光とする場合とを説明する。
【００４１】
ホログラフィック情報記録では、参照光の光学的強度が記録光の強度よりも大きい必要がある。そこで、ＧＬＶピクセル［Ｐ０］において反射されるレーザ光が他のＧＬＶピクセルからの反射光より強くなるようにそれぞれのＧＬＶピクセルへの印加電圧を調整する。また、［Ｐ０］以外のＧＬＶピクセルからの反射光が、［Ｐ０］からの反射光（参照光）とほぼ同じ場所に重なり合うようにする。このとき、［Ｐ０］からの反射光と他のＧＬＶピクセルからの反射光とで生じる干渉縞を所定の記録領域Ｒにホログラフィック情報として記録する。ここで、記録領域Ｒとは、フーリエ変換レンズ１５のレンズ焦点距離とＧＬＶピクセルのサイズによって決まる領域である。図５において、記録領域Ｒの厚み方向に示されたＷ０は［Ｐ０］からの反射光の波面を表し、Ｗｋは［Ｐｋ］からの反射光の波面を表し、Ｗｌは［Ｐｌ］からの反射光の波面を表している。
【００４２】
ホログラフィック情報記録装置１では、制御部１８によって、あるＧＬＶピクセルからの反射光が参照光となるようにＧＬＶ１４を制御するとともに、別のＧＬＶピクセルにおける反射光に情報を持たせるようにＧＬＶ１４を制御している。
【００４３】
例えば、参照光に相当する反射光を得るＧＬＶピクセルを固定し、このＧＬＶピクセル以外のＧＬＶピクセルで、信号光に相当する反射光を得るＧＬＶピクセルを順次変更すれば、複数の情報記録が可能である。また、記録の際、参照光に相当する反射光を得るＧＬＶピクセルを順次変更して異なる情報の記録に対応することもできる。更に、これらの記録方法を組み合わせることもできる。また、情報記録の際のＧＬＶピクセル制御としては、このほかに、良好な位相差、光学的強度差を得るために、参照光に相当する反射光を得るＧＬＶピクセルに隣接するピクセルは、信号光用ピクセルとして選択しないように制御したり、右半分（［Ｐ０〜ｎ］）のＧＬＶピクセルからの反射光が信号光となるようにし、左半分（［Ｐ−ｎ〜０］）のＧＬＶピクセルからの反射光が参照光となるように制御することが挙げられる。
【００４４】
このように、ホログラフィック情報記録装置１は、一記録単位となる所定領域（記録領域Ｒ）中に上述した記録方法による記録を適用すれば、所定領域中に複数の情報を多重化して記録できる。
【００４５】
また、ＧＬＶが、ｍ×ｎ個（但し、ｍ，ｎは、０を除く正の整数とする。）の２次元配列を有する場合（図３）、ＧＬＶピクセルの複数集合を１単位として参照光又は信号光に相当する反射光を得るように制御することもできる。具体的には、図６に示すように、ｋ×ｌ個列のＧＶＬピクセル集合を参照光を得るための１単位［ＰＲ］として選択し、この集合以外のピクセルから信号光を得るためのピクセル集合［ＰＡ］，［ＰＢ］，［ＰＣ］を選択する。このとき、参照光を得るピクセル集合及び信号光を得るピクセル集合の選択方法としては、上述の１次元配列の場合と同様に、種々の組み合わせが可能である。例えば、記録の際、ある参照光に相当する反射光を得るＧＬＶピクセル集合に対して信号光を得るＧＬＶピクセル集合を順番に或いは順不同に変更したり、参照光を得るＧＬＶピクセル集合自体を変更することができる。
【００４６】
続いて、上述したホログラフィック情報記録装置１によって記録媒体に記録された情報を読み取るためのホログラフィック情報再生装置について説明する。
【００４７】
図７に、ホログラフィック情報再生装置２の再生光学系の構成を示す。ホログラフィック情報再生装置２は、単一波長で干渉性のよいレーザ光９２を出射するレーザ光源３１と、このレーザ光９２を拡大するビームエクスパンダ３２と、拡大されたレーザ光９２をｚ方向のみにレンズ３３と、レーザ光９２を変調する空間変調器３４と、変調されたレーザ光をホログラフィック情報記録媒体１６に導くフーリエ変換レンズ３５とを備えており、これらが光軸に沿ってその入力側からそれぞれこの順に配列されている。フーリエ変換レンズ３５を通過したレーザ光９２は、ピンホール３６により整光され、記録媒体１６上に照射される。また、上述した光学系のほかに、レーザ光源３１や空間変調器３４といった各構成を統括制御する制御部３７を備えている。このように、参照光として用いたレーザ光を得る構成は、ホログラフィック情報記録装置１と同一とすることができる。
【００４８】
ホログラフィック情報再生装置２では、図７に示すように、ホログラフィック情報記録媒体１６に平行光（Ｐ０における０次光に相当する。）を照射し、透過された回折光をフーリエ変換レンズ３８を通してアレイセンサ３９上に結像して読み取る。フーリエ変換レンズ３５とアレイセンサ３９は、ホログラフィック情報記録媒体１６を挟んで鏡像位置になるように配置する。
【００４９】
本具体例では、空間変調器３４として、ＧＬＶ（Ｇｒａｔｉｎｇ　Ｌｉｇｈｔ　Ｖａｌｖｅ）を用いるが、これは、上述した記録装置１のＧＬＶにおいて制御された参照光を再現するに最適だからである。アレイセンサ３９は、ホログラフィック情報記録媒体１６の所定領域で多重記録された情報を検出する。
【００５０】
図８にホログラフィック情報再生装置２のホログラフィック情報記録媒体１６以降の光学系を拡大して示す。図８は、図７に表す空間と図８右上部付近に示すｘｙｚ軸で対応している。
【００５１】
上述のように、ホログラフィック情報記録装置１は、参照光を得るＧＬＶピクセルと信号光を得るＧＬＶピクセルの選択のしかたによって異なる情報記録が可能である。したがって、ＧＬＶにおける参照光を得るＧＬＶピクセル、信号光を得るＧＬＶピクセルの選択のしかたを暗号情報とすることもできる。
【００５２】
図５を用いて説明すれば、参照光に相当する反射光を得るためのＧＬＶピクセルを順次変更して多重記録する場合、参照光を得るＧＬＶピクセル及び残るＧＬＶピクセルの中から信号光を得るためのＧＬＶピクセルの選択のしかたは自由である。しかし、上述したように、ここに記録された情報をホログラフィック情報再生装置において読み出す場合には、情報を記録したときに用いた参照光に対応する平行光を照射しなくては記録した情報を読み出すことができない。
【００５３】
すなわち、この参照光を得るために使用したＧＬＶピクセルの選び方が判らなくては、記録した情報を抽出することはできないことになる。
【００５４】
なお、本発明は、上述した具体例のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。例えば、空間変調器としては、ＧＬＶだけでなく液晶パネルやＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　ＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏＤｅｖｉｃｅ）を用いることもできる。液晶パネルやＤＭＤを用いた場合、入射レーザ光を集光することがないため、空間変調器の直前にシリンドリカルレンズを設ける必要はない。
【００５５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係るホログラフィック情報記録装置及び方法によれば、入射したレーザ光を選択透過或いは回折するための光学セルを複数個有し、この光学セルのうち少なくとも１つの光学セルで参照光に相当する光を生成しこの光学セル以外のセルで信号光を生成するように制御することにより、光学系が簡素化できるとともに、参照光及び信号光が制御可能になる。また、振動や温度変化といった外的因子に対して安定したホログラフィック情報記録特性が得られる。そのうえ、参照光或いは信号光に相当する光を反射する光学セルが電気信号により自由に選択・制御可能であるため、この光学セルの選択のしかたを暗号キーとした暗号記録が行えるという更なる効果が得られる。
【００５６】
また、本発明に係るホログラフィック情報再生装置及び方法によれば、入射したレーザ光を選択透過或いは回折するための光学セルを複数個有し、この光学セルのうち少なくとも１つの光学セルで参照光に相当する光を生成することにより、光学系が簡素化できるとともに、複数の参照光で記録された情報を再生できる。また、振動や温度変化といった外的因子に対して安定したホログラフィック情報再生特性が得られる。そのうえ、参照光に相当する光を反射する光学セルが電気信号により自由に選択・制御可能であるため、この光学セルの選択のしかたを暗号キーとした暗号記録に対応した読み取りが行えるという更なる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の具体例として示すホログラフィック情報記録装置を説明する構成図である。
【図２】ＧＬＶを構成する１ＧＬＶピクセルの外観概略を説明する斜視図である。
【図３】（ａ）は、ＧＬＶピクセルが１次元配列されたＧＬＶの外観概略図であり、（ｂ）は、ＧＬＶピクセルがｋ×ｍ個の２次元配列されたＧＬＶの外観概略図である。
【図４】（ａ）は、ＧＬＶピクセルの可動リボンが持ち上がった状態を説明する断面図であり、（ｂ）は、可動リボンが基板側に吸い寄せられて下降した状態を説明する断面図である。
【図５】上記ホログラフィック情報記録装置のＧＬＶ以降の光学系を拡大して示す要部拡大図である。
【図６】ｍ×ｎ個の２次元配列を有するＧＬＶにおいて、ＧＬＶピクセルの複数集合を１単位として参照光又は信号光に相当する反射光を得るように制御する場合を説明する図である。
【図７】ホログラフィック情報再生装置を説明する構成図である。
【図８】ホログラフィック情報再生装置におけるホログラフィック情報記録媒体以降の光学系を拡大して示す図である。
【図９】従来のホログラフィック情報記録装置の一例を説明する構成図である。
【図１０】従来のホログラフィック情報再生装置の一例を説明する構成図である。
【符号の説明】
１　ホログラフィック情報記録装置、１１　レーザ光源、１２　ビームエクスパンダ、１３　シリンドリカルレンズ、１４　ＧＬＶ（空間変調器）、１５　フーリエ変換レンズ、１６　ホログラフィック情報記録媒体、１７　ピンホール、１８　制御部、２１　シリコン基板、２２　酸化皮膜層、２３　タングステン層、２４　アルミニウム薄層、２５　シリコン窒化物、２６　リボン、２７　エアギャップ、３６　アレイセンサ
【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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