(57)【要約】      （修正有）【課題】ホログラム記録再生装置において、レンズ系の数を減らすことができるようにし、更に、情報再生光のノイズの低減化を図る。【解決手段】分割された第１のレーザ光Ｌ1 を記録情報に応じて空間変調して信号光とする空間変調器９と、ホログラム記録媒体２０の配置部と、第１のレーザ光Ｌ1 による信号光と、分割された第２のレーザ光Ｌ2 による参照光とを、ホログラム記録媒体２０に集光する第１のレンズ系１１とを有し、再生時には、第１のレーザ光をカットして、第１のレンズ系の光軸を挟んでその一半部に、参照光を導入し、ホログラム記録媒体から、再生信号光を第２のレンズ系の他半部を通じて導出するようにして、共通のレンズをもって信号光および参照光に係わるレンズ系を共通にし、更に再生光に係わるレンズ系を共通にし、再生光の経路と参照光の反射経路とが、異なる経路を辿ることによって再生光に、参照光の反射によるノイズの発生を回避する。【選択図】        図１
2004191683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラム記録、あるいはホログラム記録とホログラム記録の再生とを行う、ホログラム記録再生装置であって、
レーザ光源と、
該レーザ光源からのレーザ光を、第１のレーザ光と、第２のレーザ光とに分割する分割手段と、
上記第１のレーザ光を記録情報に応じて空間変調して信号光とする空間変調器と、
ホログラム記録媒体の配置部と、
上記第１のレーザ光による信号光と上記第２のレーザ光による参照光とを上記ホログラム記録媒体に集光する集光レンズ系とを具備し、
ホログラム記録は、上記空間変調器によって変調された上記第１のレーザ光を、その中心軸が、上記集光レンズ系の光軸を挟んでその一半部に位置するように入射させ、上記第２のレーザ光による参照光を、上記集光レンズ系の他半部の上記第１のレーザ光の入射位置とは異なる位置に入射させ、これら第１および第２のレーザ光を上記ホログラム記録媒体に集光させてホログラム記録を行うことを特徴とするホログラム記録再生装置。
【請求項２】
上記ホログラム記録媒体が、透過型ホログラム記録媒体であり、
上記集光レンズ系を第１のレンズ系とし、上記ホログラム記録媒体の配置部を挟んで上記第１のレンズ系の配置側とは反対側に第２のレンズ系が配置され、
上記ホログラム記録媒体に対するホログラム記録は、上記空間変調器によって変調された上記第１のレーザ光を、その中心軸が、上記集光レンズ系の光軸を挟んでその一半部に位置するように入射させ、上記第２のレーザ光による参照光を、上記集光レンズ系の他半部の上記第１のレーザ光の入射位置とは異なる位置に入射させ、これら第１および第２のレーザ光を上記ホログラム記録媒体に集光させてホログラム記録を行い、
上記ホログラム記録媒体からの記録情報の再生時には、上記第１のレーザ光をカットして、上記参照光を、上記ホログラム記録時における上記参照光の上記ホログラム記録媒体に対する入射位置および入射角をもって上記ホログラム記録媒体に照射して、上記ホログラム記録媒体のホログラム記録情報によって、上記第１のレーザ光による信号光に対応する信号再生光を、上記ホログラム記録媒体を挟んで、上記第１の信号光と点対称関係に、上記第２のレンズ系を通じて導出することを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項３】
上記ホログラム記録媒体が、反射膜付きホログラム記録媒体であり、
上記ホログラム記録媒体に対するホログラム記録は、上記空間変調器によって変調された上記第１のレーザ光を、その中心軸が、上記集光レンズ系の光軸を挟んでその一半部に位置するように入射させ、上記第２のレーザ光による参照光を、上記集光レンズ系の他半部の上記第１のレーザ光の入射位置とは異なる位置に入射させ、これら第１および第２のレーザ光を上記ホログラム記録媒体に集光させてホログラム記録を行い、
上記ホログラム記録媒体からの記録情報の再生時には、上記第１のレーザ光をカットして、上記参照光を、上記ホログラム記録時における上記参照光の上記ホログラム記録媒体に対する入射位置および入射角をもって上記ホログラム記録媒体に照射して、上記ホログラム記録媒体のホログラム記録情報によって、上記第１のレーザ光による信号光に対応する信号再生光を、上記集光レンズ系の上記記録時における上記第１のレーザ光と、該集光レンズ系の光軸に対し対称関係をもって導出することを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項４】
上記空間変調器と上記集光レンズとの光路間に、１／４波長板と偏光ビームスプリッタとが一体化され、上記１／４波長板の外面の一部に反射面が形成された光学部材が配置され、
該光学部材に、上記分割手段によって分割された第１および第２のレーザ光を導入して、上記偏光ビームスプリッタによって屈曲させ、
上記第１のレーザ光は、上記１／４波長板を通じて上記空間変調器に向かわせ、該空間変調器によって変調された上記第１のレーザ光による信号光を上記１／４波長板および上記偏光ビームスプリッタを透過させて上記集光レンズ系に入射させ、
上記第２のレーザ光は、上記１／４波長板を通じ、上記反射面によって反射させて、該１／４波長板を折り返して上記偏光ビームスプリッタを透過させて上記集光レンズ系に入射させることを特徴とする請求項１、２または３に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項５】
上記ホログラム記録媒体が、反射膜付きホログラム記録媒体であり、
上記空間変調器と上記集光レンズ系との光路間に、第１および第２の１／４波長板が偏光ビームスプリッタを挟んで配置され、上記第１の１／４波長板の外面の一部に反射面が形成された光学部材が配置され、
該光学部材に、上記分割手段によって分割された第１および第２のレーザ光を導入して、上記偏光ビームスプリッタによって屈曲させ、
上記第１のレーザ光は、上記第１の１／４波長板を通じて上記空間変調器に向かわせ、該空間変調器によって変調された上記第１のレーザ光による信号光を上記第１の１／４波長板、上記偏光ビームスプリッタおよび上記第２の１／４波長板を透過させて上記集光レンズ系に入射させ、
上記第２のレーザ光は、上記第１の１／４波長板を通じ、上記反射面によって反射させて、該第１の１／４波長板を折り返して上記偏光ビームスプリッタおよび上記第２の１／４波長板を透過させて上記集光レンズ系に入射させ、
上記ホログラム記録媒体からの信号再生光を、上記光学部材の上記第２の波長板を通じて上記偏光ビームスプリッタに導入して、該偏光ビームスプリッタによって、該偏光ビームスプリッタに対する上記第１のレーザ光の導入方向とは反対側に屈曲させ、該信号再生光のセンサに導入させることを特徴とする請求項３に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項６】
上記空間変調器と、上記ホログラム記録媒体とを、該ホログラム記録媒体に対する上記集光レンズ系の前側焦点位置と、後側焦点位置とに配置し、
上記集光レンズ系に対して入射させる上記参照光の広がり角を、上記空間変調器からの上記信号光の、上記集光レーザに対する１画素の広がり角に相当する広がり角に選定することを特徴とする請求項１、２、３、４または５に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項７】
上記空間変調器は、複数の反射リボンが配列され、該反射リボンの変位によって該反射リボンに到来するレーザ光を位相変調する回折格子構造による空間変調器とすることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載のホログラム記録再生装置。
【請求項８】
上記参照光を、上記集光レンズ系の光軸と平行状態を保持して上記集光レンズ系の光軸と直交する方向に移動して、上記ホログラム記録媒体に多角多重記録を行うことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、または７に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項９】
レーザ光源と、
情報記録がなされた透過型ホログラム記録媒体の配置部と、
該ホログラム記録媒体の配置部の上記レーザ光源側に配置された集光レンズ系による第１のレンズ系と、
上記ホログラム記録媒体を挟んで上記第１のレンズ系とは反対側に配置された第２のレンズ系とを有し、
上記第１のレンズ系の光軸を挟んでその一半部に、上記レーザ光源からのレーザ光による参照光を導入し、該参照光を上記ホログラム記録媒体に対する上記情報記録の記録時における入射角をもって上記ホログラム記録媒体に集光させ、上記ホログラム記録媒体から、再生信号光を上記第２のレンズ系の他半部を通じて導出することを特徴とするホログラム再生装置。
【請求項１０】
レーザ光源と、
情報記録がなされた反射膜付きホログラム記録媒体の配置部と、
該ホログラム記録媒体の配置部の上記レーザ光源側に配置されたレンズ系とを有し、
上記レーザ光源からのレーザ光による参照光を、上記レンズ系の光軸を挟んでその一半部に導入し、該参照光を上記ホログラム記録媒体に集光させ、上記ホログラム記録媒体から、再生信号光を上記レンズ系の他半部を通じて導出することを特徴とするホログラム再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラム記録あるいは記録再生を行うホログラム記録再生装置およびホログラム記録の再生装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
ホログラム記録の基本的構成は、レーザ光源からのレーザ光を２つの光路に分割し、一方の分割レーザ光を記録情報に応じて空間変調器によって空間変調して信号光とし、他方の分割レーザ光を参照光として、それぞれホログラム記録媒体で重ね合わせ、両レーザ光の干渉によってホログラム記録媒体に、屈折率変化による干渉縞を形成することによって情報を記録するものである。
そして、このホログラム記録からの情報の再生は、信号光をカットして参照光のみをホログラム記録時と同じ位置および入射角をもってホログラム記録媒体に照射することによって、記録媒体に形成された干渉縞によって元の信号光に対応する回折光による再生光を得ることができ、これをＣＣＤ(Charge Coupled Device) 等によるセンサによって検出するものである。
【０００３】
このホログラム記録は、多重記録によることができる。
この多重記録は、ホログラム記録媒体に対する信号光の照射部に対し参照光の入射角を変える方法による角度多重、あるいは参照光を多重記録方向にシフトさせることによって行うことができる。
【０００４】
図１４は、従来のホログラム記録の一例の概略構成図を示すもので、この例では、レーザ光源１０１からのレーザ光Ｌをビームスプリッタ１０２によって２つのレーザ光Ｌ1 およびＬ2 に分割し、一方の光路のレーザ光Ｌ1 をシャッタ１０３、レンズ系１０４を通じて偏光ビームスプリッタ１０５に導入し、これによって反射型の空間変調器（ＳＬＭ：Spacial Light Modulator)１０６へと入射させるようになされている。このレーザ光Ｌ1 は、空間変調器１０６によって、記録情報に応じて空間変調されホログラム記録の信号光を得る。この信号光は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０５に向かい、これを通過してフーリエ変換レンズＦＴによる第１のレンズ系１０７を通じてホログラム記録媒体に照射される。
【０００５】
一方、ビームスプリッタ１０２によって分割された他方のレーザ光Ｌ2 は、いわゆるペ−ジモ−タによるミラーによって反射され、その反射角が変化するようになされて、第２のレンズ系１１０によって集束されてホログラム記録媒体１０８に参照光として照射され、信号光との干渉によって、ホログラム記録がなされる。
【０００６】
そして、このホログラム記録の再生に当たっては、信号光を、シャッタ１０３を閉じて遮断し、レーザ光Ｌ2 による参照光のみを記録時と同様の経路によってホログラム記録媒体１０８に照射して、ホログラム記録媒体１０８の背面側、すなわち信号光の入射側とは反対側に記録情報の再生光を取出し、逆フーリエ変換レンズＩＦＴによる第３のレンズ系１１１を通じて、ＣＣＤセンサ１１２等によって検出する（例えば非特許文献１参照）。すなわち、この構成においては、そのホログラム記録媒体は、透過型のホログラム記録媒体が用いられている。
【０００７】
しかしながら、上述の構成において、第１、第２および第３のレンズ系１０７、１１０および１１１は、それぞれ視野の拡大、結像性能を高めるため複数のレンズを組み合わせたいわゆる組レンズによる大掛かりレンズ構成を有することから、装置が大型となり、また高価格となる。
これに対して、反射膜を有するホログラム記録媒体を用いる構成の提案もなされている（例えば非特許文献２参照）。
【０００８】
図１５は、この反射膜を有するホログラム記録媒体が用いられるホログラム記録再生装置の一例の概略構成を示す。この例では、レーザ光源２０１からのレーザ光Ｌが、ビームエキスパンダ２０２によって拡大され、ビームスプリッタ２０３で２つレーザ光Ｌ1 およびＬ2 に分割し、一方の光路のレーザ光Ｌ1 をビームシェーパ２０４、ミラー２０５によって反射させて空間変調器（ＳＬＭ）２０６に導き、記録情報に応じてレーザ光Ｌ1 を変調する。この変調されたレーザ光Ｌ1 による信号光は、偏光ビームスプリッタ２０７によって反射され、１／４波長板２０８を通って、記録再生レンズ系、すなわち組レンズによる第１のレンズ系２０９によって集光されてミラー２１０によって反射され、再び、レンズ系２０９および１／４波長板２０８を通過することによって偏光面が変更されて偏光ビームスプリッタ２０７を透過する。この信号光は、さらに、偏光ビームスプリッタ２１１、１／４波長板２１２および第２のレンズ系の対物レンズ２１３を通じてホログラム記録媒体２１４に照射されるようになされる。
【０００９】
一方、ビームスプリッタ２０３で分割された他方のビームＬ2 は参照光として用いられるものであり、ビームシェ−パ２１５によって整形され、ミラー２１６、ビームコントラクタ２１７、ミラー２１８、フーリエ変換レンズ２１９を通じて偏光ビームスプリッタ２０７に導入され、これによって偏光ビームスプリッタ２１１、１／４波長板２１２、対物レンズすなわち組レンズによる第２のレンズ２１３を通じて、ホログラム記録媒体２１４の信号光の照射部に照射するようになされる。
このようにして、信号光と、参照光との干渉によってホログラム記録媒体２１４に対する記録がなされる。
【００１０】
そして、このホログラム記録の再生に当たっては、信号光の照射を停止した状態で、レーザ光Ｌ2 による参照光のみを記録時と同様の経路によってホログラム記録媒体２１４に照射する。このようにすると、信号光に対応する再生光が、ホログラム記録媒体２１４の前方側に、すなわち信号光の入射側とは同一側に取出され、これが第２のレンズ系２１３、１／４波長板２１２を通じて偏光ビームスプリッタ２１１に導入され、その光路が分離されて、偏光フィルタ２２０を介して例えばＣＣＤによるセンサ２２１によって検出される。
【００１１】
このように反射型すなわち反射膜付きホログラム記録媒体によるときは、大型で複雑な組レンズによるレンズ系は、第１および第２のレンズ系となり、図１４の透過型に比し、レンズ系の簡素化を図ることができる。
しかしながら、この構成による場合、再生時、参照光のホログラム記録媒体２１４の反射光も、センサ２２１に混入されることから、ノイズが大きくなって再生信号のＳ／Ｎが劣化するとか、センサー素子数の利用効率低下に起因する記録密度の低下を来す。
【００１２】
【非特許文献１】
H.J.Coufal,D.Psaltis,G.T.Sincerbox著、Springer Series Verlag ,July 2000,Optical Science,Holographics Data Storage p350
【非特許文献２】
Optical Data Storage 2001,Proceedings of SPIE Vol.4342(2002)p567
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ホログラム記録の記録再生装置において、大掛かりな構造を有するレンズ系の数を減らし、小型化、価格の低廉化を図り、更に、再生に当たってその情報再生光に、参照光が混入することを回避してノイズの低減化を図ることができるようにしたホログラム記録、あるいはホログラム記録とホログラム記録の再生とを行う、ホログラム記録再生装置と、ホログラム記録の再生装置を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明によるホログラム記録再生装置は、ホログラム記録、あるいはホログラム記録とホログラム記録の再生とを行う、ホログラム記録再生装置である。
この本発明による記録再生装置は、レーザ光源と、このレーザ光源からのレーザ光を、第１のレーザ光と、第２のレーザ光とに分割する分割手段と、第１のレーザ光を記録情報に応じて空間変調して信号光とする空間変調器と、ホログラム記録媒体の配置部と、第１のレーザ光による信号光と第２のレーザ光による参照光とを、ホログラム記録媒体に集光する集光レンズ系とを有して成る。
【００１５】
そのホログラム記録は、空間変調器（ＳＬＭ）によって変調された第１のレーザ光を、その中心軸が、集光レンズ系の光軸を挟んでその一半部に位置するように入射させ、第２のレーザ光による参照光を、集光レンズ系の他半部の、第１のレーザ光の入射位置とは異なる位置に入射させ、これら第１および第２のレーザ光を、ホログラム記録媒体に集光させてホログラム記録を行う。
【００１６】
また、本発明によるホログラム記録再生装置は、上述した構成において、ホログラム記録媒体が、透過型ホログラム記録媒体であり、その集光レンズ系を第１のレンズ系とし、ホログラム記録媒体の配置部を挟んで第１のレンズ系の配置側とは反対側に第２のレンズ系が配置された構成を有する。
この場合において、ホログラム記録媒体に対するホログラム記録は、空間変調器によって変調された第１のレーザ光を、その中心軸が、集光レンズ系の光軸を挟んでその一半部に位置するように入射させ、第２のレーザ光による参照光を、集光レンズ系の他半部の第１のレーザ光の入射位置とは異なる位置に入射させ、これら第１および第２のレーザ光をホログラム記録媒体に集光させてホログラム記録を行うものである。
そして、このホログラム記録媒体からの記録情報の再生時には、第１のレーザ光をカット例えば停止して、参照光を、ホログラム記録時における参照光のホログラム記録媒体に対する入射位置および入射角をもってホログラム記録媒体に照射する。
このようにして、ホログラム記録媒体のホログラム記録情報によって、第１のレーザ光による信号光に対応する信号再生光を、ホログラム記録媒体を挟んで、第１の信号光と点対称関係に、第２のレンズ系を通じて導出するものである。
【００１７】
また、本発明による記録再生装置におけるホログラム記録媒体が、反射膜付きホログラム記録媒体にあっては、ホログラム記録媒体に対するホログラム記録は、空間変調器によって変調された第１のレーザ光を、その中心軸が、集光レンズ系の光軸を挟んでその一半部に位置するように入射させ、第２のレーザ光による参照光を、集光レンズ系の他半部の第１のレーザ光の入射位置とは異なる位置に入射させ、これら第１および第２のレーザ光をホログラム記録媒体に集光させてホログラム記録を行う。
そして、ホログラム記録媒体からの記録情報の再生時には、第１のレーザ光をカット例えば停止して、参照光を、ホログラム記録時における参照光のホログラム記録媒体に対する入射位置および入射角をもってホログラム記録媒体に照射して、ホログラム記録媒体のホログラム記録情報によって、第１のレーザ光による信号光に対応する信号再生光を、集光レンズ系の記録時における第１のレーザ光と、この集光レンズ系の光軸に対し対称関係をもって導出する。
【００１８】
また、本発明によるホログラム記録の再生装置は、レーザ光源と、情報記録がなされた透過型ホログラム記録媒体の配置部と、このホログラム記録媒体の配置部のレーザ光源側に配置された集光レンズ系による第１のレンズ系と、ホログラム記録媒体を挟んで第１のレンズ系とは反対側に配置された第２のレンズ系とを有して成る。
そして、第１のレンズ系の光軸を挟んでその一半部に、レーザ光源からのレーザ光による参照光を導入し、この参照光をホログラム記録媒体に対する情報記録の記録時における入射角をもってホログラム記録媒体に集光させ、ホログラム記録媒体から、再生信号光を第２のレンズ系の他半部を通じて導出する。
【００１９】
また、本発明によるホログラム記録の再生装置は、レーザ光源と情報記録がなされた反射膜付きホログラム記録媒体の配置部と、ホログラム記録媒体の配置部のレーザ光源側に配置されたレンズ系とを有して成る。
そして、レーザ光源からのレーザ光による参照光を、レンズ系の光軸を挟んでその一半部に導入し、この参照光をホログラム記録媒体に集光させ、ホログラム記録媒体から、再生信号光をレンズ系の他半部を通じて導出する。
【００２０】
上述した本発明によるホログラム記録再生装置および再生装置によれば、共通のレンズ系の主として一半部と他半部とを用いてホログラム記録の信号光と参照光とをホログラム記録媒体に照射する構成としたことによって、大掛かりなレンズ系の数が減少する。
また、信号光と参照光とに係わるレンズ系を共通のレンズ系によって構成するが、両者の経路は相違することによって、再生に当たって参照光のホログラム記録媒体からの反射光が、再生光に混入することを回避でき、再生特性の向上が図られる。
【００２１】
上述した本発明によるホログラム記録再生装置および再生装置によれば、共通のレンズ系の一半部と他半部とを用いてホログラム記録の信号光と参照光とをホログラム記録媒体に照射する構成としたことによって、大掛かりなレンズ系の数が減少する。
更に、ホログラム記録媒体が、反射膜付きホログラム記録媒体を用いる構成とするときは、再生のためのレンズ系を省略することができる。
また、信号光と参照光とに係わるレンズ系を共通のレンズ系によって構成するが、両者の経路は相違することによって、再生に当たって参照光のホログラム記録媒体からの反射光が、再生光に混入することを回避でき、再生特性の向上が図られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
〔記録再生装置〕
ホログラム記録、あるいはホログラム記録および再生を行う記録再生装置の実施の形態を説明するが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
〔第１の実施の形態〕
この実施の形態においては、透過型のホログラム記録媒体を用い、また、フーリエ変換記録によるホログラム記録再生装置を構成した場合である。図１は、その概略構成図を示す。
【００２３】
この形態においては、レーザ光源１と、ビームエキスパンダ２と、１／２波長板（ＨＷＰ）３と、レーザ光を２つの光路に分割する偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４より成る分割手段と、アナモルフィックプリズム５と、１／４波長板６と偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７とが一体に設けられた光学部材と、円筒面レンズ８と、空間変調器９と、フーリエ変換（ＦＴ）レンズ構成による広視野集光レンズによる第１のレンズ系１１と、アパーチャが穿設された制限板１０と、ホログラム記録媒体２０と、第１のレンズ系１１と同一軸を光軸とする逆フ−リエ変換（I ＦＴ）広視野レンズによる第２のレンズ系１２と、円筒面レンズ１３と、例えばＣＣＤアレイセンサによるセンサ１４とを有する。
また、分割手段としてのＰＢＳ４によって分割された光路上に、１／２波長板１５と、ミラー１６と、円筒面レンズ１７とが設けられる。
【００２４】
レーザ光源１は、例えば波長λ＝５３２ｎｍの緑色レーザ光を発生する例えば半導体レーザより成り、このレーザ光源１から発射したレーザ光Ｌは、例えば図１に示す＋Ｚ方向に進行し、ビームエキスパンダ２よってビーム径が拡大され、分割手段のＰＢＳ４によって、第１および第２の２本のレーザ光Ｌ1 およびＬ2 に、例えばＺ方向と直交する＋Ｙ方向に分割する。
この分割は、例えば図１に示すように、偏光面が選定された１／２波長板３を通ずることによって偏光ビームスプリッタ４によって所定の偏光面を有するレーザ光Ｌ1 を＋Ｚ方向に直進させ、レーザ光Ｌ1 の偏光面と９０°をなす偏光面を有するレーザ光Ｌ2 を＋Ｙ方向に分割する。
【００２５】
一方のレーザ光Ｌ1 は、アナモルフィックプリズム５によって、一方向（図１においてＹ方向）に幅広くかつ平行光として拡大される。そして、この拡大されたレーザ光Ｌ1 を、図２に１／４波長板６と偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７による光学部材の斜視図を示し、図３に平面図を示すように、偏光ビームスプリッタ７に対してｓ波として導入される。
この１／４波長板（ＱＷＰ）６と偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７による光学部材は、レーザ光Ｌ1 が、ＰＢＳ７によって屈曲して、レーザ光Ｌ1 の入射面と直交する面から出射するようになされ、この出射面に１／４波長板６が一体に配置されて成る。
また、１／４波長板６の外面には、レーザ光Ｌ1 の通路の妨げにならないＹ方向の例えば一半部、図２においては上半部の位置に、反射面１８が形成される。レーザ光Ｌ1 は、偏光ビームスプリッタ６によって、屈曲されて、１／４波長板６を通過して例えば焦点距離ｆｘが３０ｍｍおよび−６０ｍｍの組み合わせ円筒面レンズ８によってＺ方向に関して集光され、線状スポットとされて空間変調器９に照射するようになされる。
【００２６】
そして、この空間変調器９によって記録情報に応じて変調されたレーザ光Ｌ1 による信号光は、円筒面レンズ８を通過して、再び、１／４波長板６を通過して偏光ビームスプリッタ７に入射する。このとき、レーザ光Ｌ1 は、１／４波長板６を往復通過することから、偏光面が９０°回転し、ｐ波となり、図３に平面的に示すように、偏光ビームスプリッタ７によって屈曲されることなくを直進して、フーリエ変換レンズＦＴによる広視野レンズの第１のレンズ系１１に入射され、このレンズ系１１によって集束されて、制限板１０のアパーチャを通じて、ホログラム記録媒体２０に集光する。
【００２７】
図４は、空間変調器９によって変調されたレーザ光Ｌ1 の光路図を示す。
空間変調器９は、例えば後述するＧＬＶ(Grating Light Valve) が用いられ、これによって変調されて後の第１のレーザ光Ｌ1 、すなわち信号光の光路図を示すもので、図４に示されるように、空間変調器９によって変調されたレーザ光Ｌ1 は、第１のレンズ系１１に入射されるが、このレーザ光は、その中心軸Ｃが、第１のレンズ系１１の光軸を挟んで一半部に位置するようにアナモルフィックプリズム５、円筒面レンズ８等の位置等が選定される。
図４においては、空間変調器９によって３つの画素に対応して変調された３本のレーザ光Ｌ1 の光路を模式的に示したもので、中央の光路が、空間変調器９の中心軸Ｃから空間変調して出射された光路の光軸を示すもので、レンズ系１１の光軸Ｏ−Ｏから、図４において、下方の一半部に位置するようになされている。
【００２８】
空間変調器９は、第１のレンズ系１１の前側焦点に配置され、ホログラム記録媒体２０は、第１のレンズ系１１の後側焦点に配置される。このようにして、ホログラム記録媒体２０に、空間変調器９の例えばＧＬＶによる光学のフ−リエ変換像を形成することができる。
制限板１０は、ホログラム記録媒体２０の前方の、第１のレンズ系１１の後側焦点の近傍に配置する。
【００２９】
一方、図１に示すように、偏光ビームスプリッタ４によって分割された第２のレーザ光Ｌ2 は、１／２波長板１５およびミラー１６によって、Ｙ軸とＺ軸との成す面で、レーザＬ1 と平行をなすように屈曲され、偏光ビームスプリッタ７に、第１のレーザ光Ｌ1 と平行に、かつ同様にｓ波として、図２で示すように、偏光ビームスプリッタ７の、レーザ光Ｌ1 の入射面より導入される。
この偏光ビームスプリッタ７へのレーザ光Ｌ2 の入射は、図２に示すように、反射面１８の配置部に対応する、図２における上方部に入射し、レーザ光Ｌ1 と同様に、偏光ビームスプリッタ４によって屈曲されたレーザ光Ｌ2 は、１／４波長板６に導入し、反射面１８によって反射され、同様に１／４波長板６を往復することによって、その偏光面が９０°回転し、ｐ波となることから、偏光ビームスプリッタ７を直進して第１のレンズ系１１の広視野レンズの光軸を挟んでレーザ光Ｌ1 が導入された側とは反対側の他半部に導入され、このレンズ系１１によって集束されて、制限板１０のアパーチャを通じて、ホログラム記録媒体２０に集光する。
【００３０】
上述したレーザ光Ｌ2 の、ミラー１６と光学部材のＰＢＳ７との間の光路上には、例えば焦点距離ｆｙが８０ｍｍの円筒面レンズ１７が配置され、これによってレーザ光Ｌ2 は、Ｙ軸に関して集光され、その焦点より後方において発散する。このレーザＬ2 は参照光として用いられる。
【００３１】
両レーザ光Ｌ1 およびＬ2 は、図５ＡおよびＢに平面図および側面図を示すように、共通のレンズ系１１に導入されるが、図５Ｂに、空間変調器９で２つの画素の２本の第１のレーザ光Ｌ1 を代表的に示すように、参照光Ｌ2 の集光レンズ系１１にに対して入射させる広がり角θ2 は、空間変調器９からの上記信号光の、集光レンズ系に対する１画素の広がり角θ1 に相当する広がり角に選定する。そして、これらレーザ光Ｌ1 およびＬ2 は、前述したように、図５Ｂで示すように、例えばＧＬＶによる空間変調器９の中心軸Ｃからの変調レーザ光が、レンズ系１１の光軸Ｏ−Ｏを挟む一半部に入射するようにし、他半部に参照光の第２のレーザ光Ｌ2 が導入する。
【００３２】
このようにして、空間変調器９によって、記録情報によって変調された第１のレーザ光Ｌ1 による信号光と、第２のレーザ光Ｌ2 による参照光が、ホログラム記録媒体２０に照射され信号光の第１のレーザ光Ｌ1 と、参照光の第２のレーザ光Ｌ2 との干渉による光学的変化、例えば屈折率変化を発生してホログラム記録がなされる。
【００３３】
本発明装置における空間変調器９は、変調効率が高く応答性の速い反射型の回折制御格子による例えば静電駆動型構成による１次元ＧＬＶアレイを用いることが望ましい。
この空間変調器９としてのＧＬＶは、図６に示すように、それぞれ１画素を構成する回折格子構造によるピクセル３０が、１ライン上に多数個、例えば１０８８個配列されて成る。
【００３４】
各ピクセル３０は、図７に斜視図を示し、図８に断面図を示すように、例えばシリコン基板より成る基板３１上に、両端が支持された例えば６本のレーザ光Ｌ1 を反射するリボン３２が、平行配列されて回折格子を構成している。
これらリボン３２は、図９Ａに横断面図を示すように、両端の支持部によって、その中央部が、基板３１の面から所要の距離を保持して、一平面に配列されて成る。
これらリボン３２は、図８に示すように、例えば窒化シリコンより成る絶縁膜３３上に、反射面を構成する金属膜より成る電極層３４が形成されて成る。
一方、リボン３２の配列部下に差し渡って、基板４１上に、各リボン３２の電極層３４に対向して共通の対向電極３５が、リボン３２との間に所要の間隙を保持すように形成されて成る。
【００３５】
この構成において、１つ置きのリボン３２の電極層３４と、対向電極３５との間に、所要の電圧を印加することによって、図９Ｂに示すように、これら１つ置きのリボン３２を、対向電極３５側に、このＧＬＶに照射されるレーザ光Ｌ1 の波長をλとすとき、λ／４に相当する量をもって変位させる。
このようにすることによって、各画素を構成する１ラインのピクセル３０に、上述したレーザ光Ｌ1 を照射するとき、図９Ａに示すように、１画素に相当する６本のリボン３２が同一平面にある状態では、この画素におけるピクセル３０は、回折格子として動作されることなく、これに到来したレーザ光Ｌ1 は、この画素に関して、単に反射され、この画素（ピクセル）に関しては例えば“１”の信号光としてホログラム記録媒体２０に“１”の情報の記録がなされる。
【００３６】
これに対し、図９Ｂの１つ置きのリボン３２の電極層３４と、対向電極３５との間に例えば“０”の信号として所要の電圧を印加することによって、λ／４の変位を生じさせた状態では、隣り合うリボン３２で反射するレーザ光が、相互の干渉し、実質的に反射光が生じることなく、これによってこのピクセルすなわち画素に関しては、実質的にレーザ光が消失し、例えば“０”の信号に変調され、このときホログラム記録媒体２０において、例えば“０”の情報の記録がなされる。
【００３７】
このように、空間変調器９として回折格子構造による空間変調器９を用いる場合、回折光の±１次光、±２次光以上の高次光が発生するが、±１次光は、上述した制限板１０によって遮蔽する。また、±２次光より高次の光は、光強度が極めて小さいことから、ホログラム記録媒体への記録に寄与することがない。
【００３８】
上述した各ピクセル３０の、リボン３２の幅は、例えば幅３μｍ、長さ１００μｍ、厚さ１００ｎｍに選定することができ、また、リボン３２と対向電極３５との間の間隔は、例えば６５０ｎｍに選定される。また、ピクセル３０の幅は、２５μｍとることができる。
ＧＬＶについては、Grating Valve Technology:Update and Novel Applicationsに記載されているところである。
【００３９】
また、本発明装置における空間変調器９としては、例えばSilicon Light Machines社製の１次元型ＧＬＶを用いた。
尚、ＧＬＶへのレーザ光の入射は、リボン面に垂直方向に入射する場合に限られず、斜めに入射する場合においても、定性的には同様の動作がなされる。
【００４０】
そして、本発明装置においては、例えば図１０に図１で示した構成の一部の構成を示すように、矢印ａで示すように、例えばミラー１６および円筒レンズ１７を、Ｙ方向に移動させることによって、図５Ｂに示すように、第２のレーザ光Ｌ2 による参照光を、その光路を矢印ａで示すように移動させホログラム記録媒体２０における照射位置が、信号光Ｌ1 の照射領域に渡って照射することによって角度多重記録を行うことができる。
図１０において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００４１】
そして、このホログラム記録媒体２０からの、情報の再生は、図１および図５に示すように、第１のレーザ光Ｌ1 を、シャッタ（図示せず）等によってカットすなわち遮蔽した状態で、前述した記録時の参照光の第２のレーザ光Ｌ2 と同様の光路によって、ホログラム記録媒体２０に照射する。このようにして、ホログラム記録媒体２０における記録時の第１のレーザ光Ｌ1 すなわち信号光の照射部に参照光すなわち第２のレーザ光Ｌ2 を照射する。
このようにすると、ホログラム記録媒体２０のホログラム記録によって、信号光に相当する信号再生光Ｌｓが導出され、逆フ−リエ変換レンズによる第２のレンズ系１２で拡散され、例えば焦点距離ｆｘが２０ｍｍの円筒レンズ１３によってＺ軸方向に集光し、センサ１４に導入し、光学的記録情報を電気信号として再生する。
【００４２】
上述した記録は、１ライン毎に多重記録し、１ライン毎に多重記録の再生を行うことができる。このとき、参照光Ｌ2 と、情報再生光Ｌｓは、記録時の参照光と信号光と点対称関係をもって光軸の一半部と他半部とを通過する。
【００４３】
上述したように、ホログラム記録再生装置において多重記録を行うものであるが、次に、この多重記録について説明する。
〔多重記録〕
角度多重記録による場合について説明する。この角度多重記録は、図５に示すように、参照光（第２のレーザ光）Ｌ2 を、図５Ｂにおいて、矢印ａに示すように、上下に移動することにより、その位置によってホログラム記録媒体２０への入射角を変化させることによって行う。
今、入射位置をＹｉとし、レンズ系１１の焦点距離をＦとすると、ホログラム記録媒体２０への入射角θｒは近似的に下記（１）式で表される。
ｔａｎ（θｒ）＝Ｙｉ／Ｆ  ・・・・      （１）
この関係を利用して、上述したように、図１で示すミラー１６と円筒面レンズ１７の上下移動による移動によって実現する。
【００４４】
一例として、Ｆ＝８７．９ｍｍ、レンズ視野半径φｙmax ＝３０ｍｍとするとき、角度多重公式（ｐ3675,10 June 1994 ／Vol.33,No.17／APPLIED OPTICS参照を使用して可能多重度を示すと、下記（２）式となる。
δθ＝８λｃｏｓ（θｓ）／ｎπＬｓｉｎ（θｒ＋θｓ）・・・（２）
この式は、角度多重可能な最小角度変化を求める式である。
ここで、λ：波長、Ｌ：ホログラム記録媒体の厚さ、ｎ：ホログラム記録媒体の屈折率、θｓ：ホログラム記録媒体中での信号光入射角、θｒ：ホログラム記録媒体中での参照光入射角で、例えばλ＝５３２ｎｍ、Ｌ＝１ｍｍ、ｎ＝１．５、θｓ＝６．６°、θｒ＝１２．４°〜０°、δθ＝０．１５８°（２．７６ｍｒａｄ）〜０．４４°（７．８ｍｒａｄ），δＹｉ＝ｆ・δθ＝０．２４２ｍｍ〜０．６８６ｍｍで、ほぼ６４多重が可能となる。
すなわち、参照光の変位によって、各ラインの記録再生を行うことができる。
尚、多重記録は、上述した多角多重による場合に限られるものではなく、例えばホログラム記録媒体２０の面方向移動による、いわゆるシフト方式によることもできる。
【００４５】
次に、第２の実施の形態として、反射膜を有するホログラム記録媒体を用いる場合のホログラム記録再生の実施形態例を説明する。
〔第２の実施の形態〕
図１１はこの実施の形態の一例の概略構成図を示すが、本発明は、この例に限定されるものではない。
この例においても、図１における、レーザ光源１と、ビームエキスパンダ２と、１／２波長板３と、レーザ光を２つの光路に分割する偏光ビームスプリッタすなわち分割手段４と、アナモルフィックプリズム５とを有する構成、および分割手段すなわち偏光ビームスプリッタ４によって分割された光路上の、１／２波長板１５と、ミラー１６と、円筒面レンズ１７とを有するものであり、図１１においては、これらの記載は省略して示した。
【００４６】
そして、図１１において、図１および図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略するものであるが、この実施形態におけるホログラム記録媒体２０は、上述したように、反射膜を有するホログラム記録媒体であり、また、この場合においては、第２のレンズ系１２が省略される。
また、この場合においては、偏光ビ−ムスプリッタ７の、図１で示した１／４波長板６配置面と対向する面に、さらに１／４波長板６０が配置される。
【００４７】
この構成において、アナモルフィックプリズム（図示せず）から到来する第１のレーザ光Ｌ1 と、円筒面レンズ（図示せず）から到来する第２のレーザ光Ｌ2 が、図１および図２で説明したと同様に、例えば第１のレーザ光が、偏光ビ−ムスプリッタ７の下半部に導入され、第２のレーザ光が上半部に導入される。
第１のレーザ光Ｌ1 は、図１および図２で説明したと同様に、偏光ビ−ムスプリッタ７で屈曲されて、１／４波長板６および円筒面レンズ８を通じて空間変調器９例えばＧＬＶに照射され、これによって記録情報に応じて変調され、その反射光は、円筒面レンズ８、１／４波長板６に戻る。このように、第１のレーザ光は１／４波長板６を往復することになって、その偏光面が９０°回転することから、偏光ビ−ムスプリッタ７を通過し、更に、１／４波長板６０を透過して、第１のレンズ系１１の光軸を挟んで一半部に導入され、制限版１０のアパーチャを通じてホログラム記録媒体２０に照射される。
【００４８】
一方、第２のレーザＬ2 も、偏光ビ−ムスプリッタ７によって屈曲されるが、１／４波長板６の外面に形成された反射面１８で反射され、同様に１／４波長板６を往復することになって、その偏光面が９０°回転することから、偏光ビ−ムスプリッタ７を通過し、更に、１／４波長板６０を透過して、第１のレンズ系１１の光軸を挟んで、他半部に導入され、制限版１０のアパーチャを通じてホログラム記録媒体２０に照射される。
このようにして、ホログラム記録媒体２０にホログラム記録がなされる。
【００４９】
そして、再生においては、参照光のみを、照射することにより、ホログラム記録媒体２０におけるホログラム記録によって、記録時の信号光に応じた再生光Ｌｓが、反射して偏光ビ−ムスプリッタ７に到来し、１／４波長板６０を透過することによって、偏光ビ−ムスプリッタ７で屈曲して、この屈曲方向に配置された円筒面レンズ１３およびセンサ１４に導入され、電気信号として記録の読み出しを行うことができる。
【００５０】
そして、この場合においても、図１１において、多角多重記録を、参照光、すなわちレーザ光Ｌ2 を得るミラー１６と、円筒面レンズ１７（図示せず）の移動によって変位することによって行うことができる。
また、この場合においても、前述した、信号光と参照光の、レンズ系１１に対する発散角θ1 およびθ2 は、同一に選定される。
【００５１】
図１２は、この第２の実施の形態におけるホログラム記録における第１および第２のレーザ光Ｌ1 およびＬ2 の要部の側面図的光路図を示し、図１３は、平面的光路図を示したもので、この形態においても、レーザ光Ｌ1 およびＬ2 は、共通のレンズ系１１によって集光されるものであるが、これらレンズ系１１に対する入射は、図４および図５Ｂ等で説明したように、レンズ系の一半部と他半部に導入された構成を有する。
これら図１２および図１３において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００５２】
この例では、センサ１４を、偏光ビ−ムスプリッタ７に対して、空間変調器９の配置側とは、異なる位置に配置した場合であるが、空間変調器９を、例えば前述したようにシリコン基板等の半導体基板１１に形成する構成とするときは、この半導体基板１１に、モノリシック、あるいはハイブリッド構成によって、センサ１４としての例えばＣＣＤ等の固体撮像素子を構成して、空間変調器９と、センサ１４とを、偏光ビ−ムスプリッタ７に対して同一側、すなわち１／４波長板６と対向する側に配置するときは、１／４波長板６０の配置を省略ることができる。
【００５３】
このように、反射膜を有するホログラム記録媒体を用いる構成とすることによって、図１における透過型のホログラム記録媒体を用いる場合の第２のレンズ系１２の設置を回避することができる。
しかも、本発明構成によれば、反射型構成とするにも係わらず、ホログラム記録媒体に対する信号光Ｌ1 の入射方向と、参照光Ｌ2 の入射方向とが異なることから、信号再生光Ｌｓのホログラム記録媒体からの出射方向と、参照光の反射方向とを異ならしめることができることから、参照光が、センサに混入することを回避できる。
【００５４】
〔ホログラム記録の再生装置〕
この再生装置は、例えば上述した記録再生装置における記録に係わる、第１のレーザ光Ｌ1 の光路を省略した構成とし得るものである。
【００５５】
尚、本発明は上述した実施の形態および例に限られるものではなく、レーザ光に対する空間変調器は、１次元構成による空間変調器９を用いた場合を例示したが、２次元構成とすることもできる。また、空間変調器９として、応答性にすぐれ、変調効率の高いＧＬＶを用いた場合であるが、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device) 、液晶等を用いることができる。
また、フ−リエ変換レンズを用いたホログラム記録に限定されるものではなく、上述したレンズ系１１および１２において、いわゆるｆ−θレンズ構成を適用した構成とすることもできるなど、上述した実施の形態および例に限られるものではなく、本発明構成において、種々の形態を採ることができる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によるホログラム記録再生装置および再生装置によれば、共通のレンズ系の一半部と他半部とを用いてホログラム記録の信号光と参照光とをホログラム記録媒体に照射する構成としたことによって、大掛かりなレンズ系の数を減少させることができるものである。
更に、ホログラム記録媒体が、反射膜付きホログラム記録媒体を用いる構成とするときは、再生のためのレンズ系を省略することができる。
したがって、本発明によれば、装置の小型化、取扱の簡便化、価格の低廉化を図ることができるものである。
【００５７】
また、信号光と参照光とに係わるレンズ系を共通のレンズ系によって構成するが、両者の経路が相違することによって、再生に当たって参照光のホログラム記録媒体からの反射光が、再生光に混入することを回避でき、再生特性の向上が図られる。
また、反射膜を有するホログラム記録媒体を用いる構成とすることによって、図１における透過型のホログラム記録媒体を用いる場合の第２のレンズ系１２の設置を回避することができ、より装置の小型化、取扱の簡便化、価格の低廉化を図ることができるものである。
更に、このように反射型構成とするにも係わらず、ホログラム記録媒体に対する信号光Ｌ1 の入射方向と、参照光Ｌ2 の入射方向とが異なることから、再生光Ｌｓのホログラム記録媒体からの出射方向と、参照光の反射方向とを異ならしめることができることから、参照光が、センサに混入することを回避でき、Ｓ／Ｎの向上を図ることができるなど、本発明構成によれば、多くのかつ重要な効果をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるホログラム記録再生装置の一例の概略構成図である。
【図２】本発明装置の一例の要部の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明装置の一例の要部の構成を示す平面図である。
【図４】本発明の説明に供する一例の光路図である。
【図５】ＡおよびＢは、本発明装置の説明に供する一例の平面的光路図および側面的光路図である。
【図６】空間変調器の一例の平面図である。
【図７】空間変調器の一例の一ピクセルの斜視図である。
【図８】空間変調器の一例の一ピクセルの断面図である。
【図９】ＡおよびＢは、空間変調器の各動作状態の断面図である。
【図１０】本発明装置の説明に供する第１および第２のレーザ光の光路図である。
【図１１】本発明によるホログラム記録再生装置の他の例の概略構成図である。
【図１２】本発明によるホログラム記録再生装置の他の例の説明に供する側面図的光路図である。
【図１３】本発明によるホログラム記録再生装置の他の例の説明に供する平面的光路図である。
【図１４】従来のホログラム記録再生装置の一例の構成図である。
【図１５】従来のホログラム記録再生装置の一例の構成図である。
【符号の説明】
１・・・レーザ光源、２・・・ビームエキスパンダ、３，７・・・偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、４，１５・・・１／２波長板、５・・・アナモルフィックプリズム、６，６０・・・１／４波長板、８，１３，１７・・・円筒面レンズ、９・・・空間変調器、１０・・・制限板、１１・・・第１のレンズ系、１２・・・第２のレンズ系、１４・・・センサ、１６・・・ミラー、１８・・・反射面、２０・・・ホログラム記録媒体、３０・・・ピクセル、３１・・・基板、３２・・・リボン、３３・・・絶縁膜、３４・・・電極、Ｌ1 ・・・第１のレーザ光、Ｌ2 ・・・第２のレーザ光、Ｌｓ・・・信号再生光、１０１・・・レーザ光源、１０２・・・ビームスプリッタ、１０３・・・シャッタ、１０４・・・レンズ系、１０５・・・偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０６・・・空間変調器（ＳＬＭ）、１０７・・・第２のレンズ系、１０８・・・ホログラム記録媒体、１０９・・・ペ−ジモ−タ、１１０・・・第２のレンズ系、１１１・・・第３のレンズ系、１１２・・・センサ、２０１・・・レーザ光源、２０２・・・ビームエキスパンダ、２０３・・・ビームスプリッタ、２０４・・・ビームシェーパ、２０５・・・ミラー、２０６・・・空間変調器、２０８，２１２・・・１／４波長板、２０９・・・第１のレンズ系、２１０・・・ミラー、２１１・・・偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、２１３・・・第２のレンズ系、２１４・・・ホログラム記録媒体、２１５・・・ビームシェーパ、２１６・・・ミラー、２１７・・・ビームコントラクタ、２１８・・・ミラー、２１９・・・フーリエ変換レンズ、２２０・・・偏光フィルタ、２２１・・・センサ
【図１】
2004191683.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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