(57)【要約】【課題】参照光の入射角度等の高精度な制御を行う必要がなく、高密度記録に適したホログラム記録再生方法及び装置を提供する。【解決手段】物体光６及び参照光７１をともに媒体１３０の複数に分割された領域１３１のうちの１つの領域１３２のみの記録層４に対して、選択的に、媒体の上方あるいは下方から照射することによって情報をホログラムとして記録する。これにより、媒体１３０の複数の領域１３１の記録層４に互いに異なる複数の情報を記録することが可能となり、媒体１３０当たりの記録容量を大きくすることができる。この際、物体光６は媒体１３０の近傍または内部で一旦、集光あるいは絞られ、その後、媒体１３０の外部で拡大して、再生情報を検出する光検出器上に結像されるように設定しておく。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率のより低い部分にそれぞれ挟まれて光を導波する少なくとも１つのコア層と、前記コア層と前記屈折率のより低い部分との境界もしくは前記コア層内に設けた少なくとも１つの回折格子層とを有する光導波路と、前記光導波路の外側に、参照光が前記光導波路を介して入射可能なように配置される少なくとも１つの記録層とを有するホログラム媒体にホログラムを記録する方法であって、
前記ホログラム媒体の光導波路の各層が下方から上方に積層されているとして、該ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から物体光を入射し、
いずれかのコア層の端面から該コア層に参照光を入射し、
前記物体光と、該参照光が入射されたコア層に対応する回折格子層により回折されて前記記録層に照射される回折光とにより、前記記録層に情報をホログラム記録する方法であって、
前記記録層中の少なくとも１つの小領域に前記物体光を集光して入射し、
前記参照光を、前記小領域が照射されるように入射するホログラム記録方法。
【請求項２】
屈折率のより低い部分にそれぞれ挟まれて光を導波する少なくとも１つのコア層と、前記コア層と前記屈折率のより低い部分との境界もしくは前記コア層内に設けた少なくとも１つの回折格子層とを有する光導波路と、前記光導波路の外側に、参照光が前記光導波路を介して入射可能なように配置される少なくとも１つの記録層とを有するホログラム媒体にホログラムを記録する方法であって、
前記ホログラム媒体の光導波路の各層が下方から上方に積層されているとして、該ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から物体光を入射し、
前記ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から参照光を入射し、
前記物体光と前記参照光とにより、前記記録層に情報をホログラム記録する方法であって、
前記記録層中の少なくとも１つの小領域に前記物体光を集光して入射し、
前記参照光を、前記小領域が照射されるように入射するホログラム記録方法。
【請求項３】
前記ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から、前記記録層に、前記小領域が照射されるように励起光を入射する請求項１または２記載のホログラム記録方法。
【請求項４】
いずれかのコア層の端面から該コア層に励起光を入射し、該励起光が入射されたコア層に対応する回折格子層により回折され、前記記録層の前記小領域が照射されるように照射される回折光により、前記記録層に励起光を入射する請求項１または２記載のホログラム記録方法。
【請求項５】
前記物体光の照射エリアと照射エリアが部分的に重なるように、照射位置をシフトさせた別の物体光を照射する請求項１または２記載のホログラム記録方法。
【請求項６】
屈折率のより低い部分にそれぞれ挟まれて光を導波する少なくとも１つのコア層と、前記コア層と前記屈折率のより低い部分との境界もしくは前記コア層内に設けた少なくとも１つの回折格子層とを有する光導波路と、前記光導波路の外側に、参照光が前記光導波路を介して入射可能なように配置される少なくとも１つの記録層とを有するホログラム媒体の記録層に記録されたホログラムを再生する方法であって、
前記記録層中の少なくとも１つの小領域に情報が記録されており、
いずれかのコア層の端面から該コア層に参照光を入射し、該コア層に対応する回折格子層により回折されて前記記録層に照射される回折光により前記ホログラムを再生し、
前記記録層から出射される再生光が前記小領域から集中的に出射されるように該再生光を部分的に遮光するホログラム再生方法。
【請求項７】
屈折率のより低い部分にそれぞれ挟まれて光を導波する少なくとも１つのコア層と、前記コア層と前記屈折率のより低い部分との境界もしくは前記コア層内に設けた少なくとも１つの回折格子層とを有する光導波路と、前記光導波路の外側に、参照光が前記光導波路を介して入射可能なように配置される少なくとも１つの記録層とを有するホログラム媒体の記録層に記録されたホログラムを再生する方法であって、
前記記録層中の少なくとも１つの小領域に情報が記録されており、
前記ホログラム媒体の光導波路の各層が下方から上方に積層されているとして、該ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から参照光を入射して前記ホログラムを再生し、
前記記録層から出射される再生光が前記小領域から集中的に出射されるように該再生光を部分的に遮光するホログラム再生方法。
【請求項８】
屈折率のより低い部分にそれぞれ挟まれて光を導波する少なくとも１つのコア層と、前記コア層と前記屈折率のより低い部分との境界もしくは前記コア層内に設けた少なくとも１つの回折格子層とを有する光導波路と、前記光導波路の外側に、参照光が前記光導波路を介して入射可能なように配置される少なくとも１つの記録層とを有するホログラム媒体の記録層に記録されたホログラムを再生する方法であって、
前記記録層中の少なくとも１つの小領域に情報が記録されており、
前記ホログラム媒体の光導波路の各層が下方から上方に積層されているとして、該ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から参照光を入射して前記ホログラムを再生し、前記参照光は、前記記録層から出射される再生光が前記小領域から集中的に出射されるように、選択的に照射するようにするホログラム再生方法。
【請求項９】
屈折率のより低い部分にそれぞれ挟まれて光を導波する少なくとも１つのコア層と、前記コア層と前記屈折率のより低い部分との境界もしくは前記コア層内に設けた少なくとも１つの回折格子層とを有する光導波路と、前記光導波路の外側に、参照光が前記光導波路を介して入射可能なように配置される少なくとも１つの記録層とを有するホログラム媒体の記録層に記録されたホログラムを再生する方法であって、
前記ホログラム媒体の記録層中の少なくとも１つの小領域に複数の情報が多重記録されており、
いずれかのコア層の端面から該コア層に参照光を入射し、該コア層に対応する回折格子層により回折されて前記記録層に照射される回折光により前記ホログラムを再生し、
前記複数の情報のうちのいずれかが選択的に再生されるように他の情報に対応する再生光を遮断するホログラム再生方法。
【請求項１０】
屈折率のより低い部分にそれぞれ挟まれて光を導波する少なくとも１つのコア層と、前記コア層と前記屈折率のより低い部分との境界もしくは前記コア層内に設けた少なくとも１つの回折格子層とを有する光導波路と、前記光導波路の外側に、参照光が前記光導波路を介して入射可能なように配置される少なくとも１つの記録層とを有するホログラム媒体の記録層に記録されたホログラムを再生する方法であって、
前記ホログラム媒体の記録層中の少なくとも１つの小領域に複数の情報が多重記録されており、
前記ホログラム媒体の光導波路の各層が下方から上方に積層されているとして、該ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から参照光を入射して前記ホログラムを再生し、
前記複数の情報のうちのいずれかが選択的に再生されるように他の情報に対応する再生光を遮断するホログラム再生方法。
【請求項１１】
屈折率のより低い部分にそれぞれ挟まれて光を導波する少なくとも１つのコア層と、前記コア層と前記屈折率のより低い部分との境界もしくは前記コア層内に設けた少なくとも１つの回折格子層とを有する光導波路と、前記光導波路の外側に、参照光が前記光導波路を介して入射可能なように配置される少なくとも１つの記録層とを有するホログラム媒体にホログラムを記録する装置であって、
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を第１の光と第２の光とに分岐する光分岐部と、
前記ホログラム媒体の光導波路の各層が下方から上方に積層されているとして、前記第１の光を空間光変調した物体光を、該ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から入射する物体光入射部と、
いずれかのコア層の端面から該コア層に前記第２の光を参照光として入射する参照光入射部とを有し、
前記物体光と、該参照光が入射されたコア層に対応する回折格子層により回折されて前記記録層に照射される回折光とにより、前記記録層に情報をホログラム記録するものであり、
前記物体光入射部は、ホログラム媒体の記録層中の少なくとも１つの小領域に前記物体光を集光して入射する集光入射部を有し、
前記参照光入射部は、前記参照光を、前記小領域が照射されるように入射するホログラム記録装置。
【請求項１２】
屈折率のより低い部分にそれぞれ挟まれて光を導波する少なくとも１つのコア層と、前記コア層と前記屈折率のより低い部分との境界もしくは前記コア層内に設けた少なくとも１つの回折格子層とを有する光導波路と、前記光導波路の外側に、参照光が前記光導波路を介して入射可能なように配置される少なくとも１つの記録層とを有するホログラム媒体にホログラムを記録する装置であって、
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を第１の光と第２の光とに分岐する光分岐部と、
前記ホログラム媒体の光導波路の各層が下方から上方に積層されているとして、前記第１の光を空間光変調した物体光を、該ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から入射する物体光入射部と、
前記第２の光を、前記ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から参照光として入射する参照光入射部とを有し、
前記物体光と前記参照光とにより、前記記録層に情報をホログラム記録するものであり、
前記物体光入射部は、ホログラム媒体の記録層中の少なくとも１つの小領域に前記物体光を集光して入射する集光入射部を有し、
前記参照光入射部は、前記参照光を、前記小領域が照射されるように入射するホログラム記録装置。
【請求項１３】
前記ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から、前記記録層に、前記小領域が照射されるように励起光を入射する励起光入射部を更に有する請求項１１または１２記載のホログラム記録装置。
【請求項１４】
いずれかのコア層の端面から該コア層に励起光を入射し、該励起光が入射されたコア層に対応する回折格子層により回折され、前記記録層の前記小領域が照射されるように照射される回折光により、前記記録層に励起光を入射する励起光入射部を更に有する請求項１１または１２記載のホログラム記録装置。
【請求項１５】
前記集光入射部は、レンズを用いた結像光学系を具備する請求項１１または１２記載のホログラム記録装置。
【請求項１６】
前記集光入射部は、空間光位相変調器を具備する請求項１１、１２、１５いずれか記載のホログラム記録装置。
【請求項１７】
前記空間光位相変調器は、透明誘電体板を含む請求項１６載のホログラム記録装置。
【請求項１８】
前記空間光位相変調器は、液晶パネルを含む請求項１６記載のホログラム記録装置。
【請求項１９】
屈折率のより低い部分にそれぞれ挟まれて光を導波する少なくとも１つのコア層と、前記コア層と前記屈折率のより低い部分との境界もしくは前記コア層内に設けた少なくとも１つの回折格子層とを有する光導波路と、前記光導波路の外側に、参照光が前記光導波路を介して入射可能なように配置される少なくとも１つの記録層とを有するホログラム媒体の記録層に記録されたホログラムを再生する装置であって、
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光の少なくとも一部を、いずれかのコア層の端面から該コア層に参照光として入射する参照光入射部とを有し、
前記参照光が入射されたコア層に対応する回折格子層により回折されて前記記録層に照射される回折光により、前記ホログラム記録された情報を再生光として検出するものであり、
前記ホログラム媒体の記録層中の少なくとも１つの小領域に情報が記録されており、
前記記録層から出射される再生光が前記小領域から集中的に出射されるように部分的に遮光する空間光選択器を有するホログラム再生装置。
【請求項２０】
屈折率のより低い部分にそれぞれ挟まれて光を導波する少なくとも１つのコア層と、前記コア層と前記屈折率のより低い部分との境界もしくは前記コア層内に設けた少なくとも１つの回折格子層とを有する光導波路と、前記光導波路の外側に、参照光が前記光導波路を介して入射可能なように配置される少なくとも１つの記録層とを有するホログラム媒体の記録層に記録されたホログラムを再生する装置であって、
光を出射する光源と、
前記ホログラム媒体の光導波路の各層が下方から上方に積層されているとして、前記光源から出射された光の少なくとも一部を、前記ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から参照光として入射する参照光入射部とを有し、
前記参照光により、前記ホログラム記録された情報を再生光として検出するものであり、
前記ホログラム媒体の記録層中の少なくとも１つの小領域に情報が記録されており、
前記記録層から出射される再生光が前記小領域から集中的に出射されるように部分的に遮光する空間光選択器を有するホログラム再生装置。
【請求項２１】
屈折率のより低い部分にそれぞれ挟まれて光を導波する少なくとも１つのコア層と、前記コア層と前記屈折率のより低い部分との境界もしくは前記コア層内に設けた少なくとも１つの回折格子層とを有する光導波路と、前記光導波路の外側に、参照光が前記光導波路を介して入射可能なように配置される少なくとも１つの記録層とを有するホログラム媒体の記録層に記録されたホログラムを再生する装置であって、
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光の少なくとも一部を第１の光、第２の光に分岐する光分岐部と、
前記第１の光を、いずれかのコア層の端面から該コア層に参照光として入射する第１の参照光入射部とを有し、
前記ホログラム媒体の光導波路の各層が下方から上方に積層されているとして、前記第２の光を、前記ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から参照光として入射する第２の参照光入射部と、
前記第１および第２の光のうちいずれかを遮断することにより、前記第１および第２の参照光入射部のいずれかを有効とする遮光部とを有し、
前記第１の参照光入射部が有効とされた場合、該第１の参照光入射部から入射された参照光が入射されたコア層に対応する回折格子層により回折されて前記記録層に照射される回折光により前記ホログラム記録された情報を再生光として検出し、前記第２の参照光入射部が有効とされた場合、該第２の参照光入射部から入射された参照光により当該情報を再生光として検出するものであり、
前記ホログラム媒体の記録層中の少なくとも１つの小領域に情報が記録されており、
前記記録層から出射される再生光が前記小領域から集中的に出射されるように部分的に遮光する空間光選択器を有するホログラム再生装置。
【請求項２２】
屈折率のより低い部分にそれぞれ挟まれて光を導波する少なくとも１つのコア層と、前記コア層と前記屈折率のより低い部分との境界もしくは前記コア層内に設けた少なくとも１つの回折格子層とを有する光導波路と、前記光導波路の外側に、参照光が前記光導波路を介して入射可能なように配置される少なくとも１つの記録層とを有するホログラム媒体の記録層に記録されたホログラムを再生する装置であって、
光を出射する光源と、
前記ホログラム媒体の光導波路の各層が下方から上方に積層されているとして、前記光源から出射された光の少なくとも一部を、前記ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から参照光として入射する参照光入射部とを有し、
前記参照光により、前記ホログラム記録された情報を再生光として検出するものであり、
前記ホログラム媒体の記録層中の少なくとも１つの小領域に情報が記録されており、
前記参照光入射部は、前記記録層から出射される再生光が前記小領域から集中的に出射されるように、前記参照光を選択的に照射するホログラム再生装置。
【請求項２３】
屈折率のより低い部分にそれぞれ挟まれて光を導波する少なくとも１つのコア層と、前記コア層と前記屈折率のより低い部分との境界もしくは前記コア層内に設けた少なくとも１つの回折格子層とを有する光導波路と、前記光導波路の外側に、参照光が前記光導波路を介して入射可能なように配置される少なくとも１つの記録層とを有するホログラム媒体の記録層に記録されたホログラムを再生する装置であって、
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光の少なくとも一部を第１の光、第２の光に分岐する光分岐部と、
前記第１の光を、いずれかのコア層の端面から該コア層に参照光として入射する第１の参照光入射部とを有し、
前記ホログラム媒体の光導波路の各層が下方から上方に積層されているとして、前記第２の光を、前記ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から参照光として入射する第２の参照光入射部と、
前記第１および第２の光のうちいずれかを遮断することにより、前記第１および第２の参照光入射部のいずれかを有効とする遮光部とを有し、
前記第１の参照光入射部が有効とされた場合、該第１の参照光入射部から入射された参照光が入射されたコア層に対応する回折格子層により回折されて前記記録層に照射される回折光により前記ホログラム記録された情報を再生光として検出し、前記第２の参照光入射部が有効とされた場合、該第２の参照光入射部から入射された参照光により当該情報を再生光として検出するものであり、
前記ホログラム媒体の記録層中の少なくとも１つの小領域に情報が記録されており、
前記第２の参照光入射部は、前記記録層から出射される再生光が前記小領域から集中的に出射されるように、前記参照光を選択的に照射するホログラム再生装置。
【請求項２４】
ホログラム媒体の記録層中の小領域に物体光を集光して入射し、
前記物体光の照射エリアと照射エリアが部分的に重なるように、照射位置をシフトさせた別の物体光を照射し、
参照光を、前記各物体光の照射エリアが照射されるように入射して複数の情報を記録するホログラム記録方法。
【請求項２５】
前記ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から、前記記録層に、前記各物体光の照射エリアが照射されるように励起光を入射する請求項２４記載のホログラム記録方法。
【請求項２６】
請求項２４記載の方法により情報記録されたホログラム媒体の再生において、
前記複数の情報のうちのいずれかが選択的に再生されるように他の情報に対応する再生光を遮断するホログラム再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高密度記録に適したホログラム記録再生方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホログラム記録は、１つの媒体に対して多くの情報を多重に記録することが可能であるため、情報を高密度に記録できる次世代の有力な記録方式として注目されている。
ホログラム記録において多重記録を行う具体的な方法として、いわゆる体積ホログラムによる角度多重（参考文献：Ｊ．Ｆ．Ｈｅａｎｕｅ　ｅｔ　ａｌ．，　”Ｖｏｌｕｍｅ　ＨｏｌｏｇｒａｐｈｉｃＳｔｏｒａｇｅ　ａｎｄ　Ｒｅｔｒｉｅｖａｌ　ｏｆ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｄａｔａ”，Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．２６５，ｐｐ．７４９−７５２，１９９４）等が提案されている。
【０００３】
図３８に、従来の体積ホログラムの記録再生方法の一例を示す。同図において、４００は光学的記録材料からなるホログラム媒体、６は物体光、７１は参照光、７は再生光である。参照光７１および物体光６は同一の波長を持ち、それはホログラム媒体４００が感光する波長である。
図３８において、記録を行う場合には、媒体４００に記録すべき情報を付与した物体光６と、ある特徴的な波面を有する参照光７１とを同時に照射する。これにより、媒体４００に物体光６と参照光７１によって形成された干渉縞が記録される。即ち、物体光６に付与されていた情報がホログラムとして記録されることになる。
【０００４】
再生を行う場合には、記録後の媒体４００に記録時に用いたものと等しい波面を有する参照光７１を照射する。これにより、参照光７１が媒体４００に記録された干渉縞によって回折され、この回折光が再生光７として得られる。このとき、再生光７の波面は記録時の物体光６の波面を再現したものとなるため、物体光６に付与されていた情報も再生光７から再生することができる。
ここで例えば、参照光７１として平面波を用い、これの媒体４００に入射する角度を変化させながら複数回の記録を行うと、物体光６と参照光７１とが形成する干渉縞は参照光７１の入射角度により各々互いに異なる独立したものとして、媒体４００に記録される。即ち、角度多重記録が実現することになる。
【０００５】
再生時には、記録時と等しい入射角度で参照光７１を媒体４００に入射させることにより、その入射角度に対応する１つの再生光７のみが得られる。これにより、多重記録したうちの所望の情報のみを分離して再生することができる。
ホログラム記録は、角度分解能が非常に高く、わずかな入射角度の違いでも独立した情報として記録されるため、高多重化が可能となり高密度記録が実現する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３８の方法で角度多重記録する場合には、記録及び再生時の参照光７１の媒体４００に対する入射角度を高精度に制御する必要があるため、このように記録及び再生時ともに参照光７１を媒体４００の外部から入射させる方法では、ミラーなど光学系の駆動部の精度を十分高くしなければならず、その結果、機構が大型かつ高価になってしまうという問題があった。
【０００７】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、参照光の入射角度等の高精度な制御を行う必要がなく、かつ高密度記録に適したホログラム記録再生方法及び装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
従って本発明は、屈折率のより低い部分にそれぞれ挟まれて光を導波する少なくとも１つのコア層と、前記コア層と前記屈折率のより低い部分との境界もしくは前記コア層内に設けた少なくとも１つの回折格子層とを有する光導波路と、前記光導波路の外側に、参照光が前記光導波路を介して入射可能なように配置される少なくとも１つの記録層とを有するホログラム媒体にホログラムを記録する方法であって、
前記ホログラム媒体の光導波路の各層が下方から上方に積層されているとして、該ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から物体光を入射し、
いずれかのコア層の端面から該コア層に参照光を入射し、
前記物体光と、該参照光が入射されたコア層に対応する回折格子層により回折されて前記記録層に照射される回折光とにより、前記記録層に情報をホログラム記録する方法であって、
前記記録層中の少なくとも１つの小領域に前記物体光を集光して入射し、
前記参照光を、前記小領域が照射されるように入射するホログラム記録方法を提供する。
【０００９】
本発明はまた、同様のホログラム媒体にホログラムを記録する方法であって、前記ホログラム媒体の光導波路の各層が下方から上方に積層されているとして、該ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から物体光を入射し、
前記ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から参照光を入射し、前記物体光と前記参照光とにより、前記記録層に情報をホログラム記録する方法であって、
前記記録層中の少なくとも１つの小領域に前記物体光を集光して入射し、
前記参照光を、前記小領域が照射されるように入射するホログラム記録方法を提供する。
【００１０】
前記ホログラム媒体の記録において励起光が必要な場合、該ホログラム媒体のの上方あるいは下方のいずれか一方から、前記記録層に、前記小領域が照射されるように励起光を入射するようにすることができる
または、いずれかのコア層の端面から該コア層に励起光を入射し、該励起光が入射されたコア層に対応する回折格子層により回折され、前記記録層の前記小領域が照射されるように照射される回折光により、前記記録層に励起光を入射するようにしても良い。
また、前記物体光の照射エリアと照射エリアが部分的に重なるように、照射位置をシフトさせた別の物体光を照射しても良い。
【００１１】
本発明はまた、屈折率のより低い部分にそれぞれ挟まれて光を導波する少なくとも１つのコア層と、前記コア層と前記屈折率のより低い部分との境界もしくは前記コア層内に設けた少なくとも１つの回折格子層とを有する光導波路と、前記光導波路の外側に、参照光が前記光導波路を介して入射可能なように配置される少なくとも１つの記録層とを有するホログラム媒体の記録層に記録されたホログラムを再生する方法であって、
前記記録層中の少なくとも１つの小領域に情報が記録されており、
いずれかのコア層の端面から該コア層に参照光を入射し、該コア層に対応する回折格子層により回折されて前記記録層に照射される回折光により前記ホログラムを再生し、
前記記録層から出射される再生光が前記小領域から集中的に出射されるように該再生光を部分的に遮光するホログラム再生方法を提供する。
【００１２】
本発明はまた、同様のホログラム媒体の記録層に記録されたホログラムを再生する方法であって、
前記記録層中の少なくとも１つの小領域に情報が記録されており、
前記ホログラム媒体の光導波路の各層が下方から上方に積層されているとして、該ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から参照光を入射して前記ホログラムを再生し、
前記記録層から出射される再生光が前記小領域から集中的に出射されるように該再生光を部分的に遮光するホログラム再生方法を提供する。
【００１３】
本発明はまた、同様のホログラム媒体の記録層に記録されたホログラムを再生する方法であって、
前記記録層中の少なくとも１つの小領域に情報が記録されており、
前記ホログラム媒体の光導波路の各層が下方から上方に積層されているとして、該ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から参照光を入射して前記ホログラムを再生し、前記参照光は、前記記録層から出射される再生光が前記小領域から集中的に出射されるように、選択的に照射するようにするホログラム再生方法を提供する。
【００１４】
本発明はまた、同様のホログラム媒体の記録層に記録されたホログラムを再生する方法であって、
前記ホログラム媒体の記録層中の少なくとも１つの小領域に複数の情報が多重記録されており、
いずれかのコア層の端面から該コア層に参照光を入射し、該コア層に対応する回折格子層により回折されて前記記録層に照射される回折光により前記ホログラムを再生し、
前記複数の情報のうちのいずれかが選択的に再生されるように他の情報に対応する再生光を遮断するホログラム再生方法を提供する。
【００１５】
本発明はまた、同様のホログラム媒体の記録層に記録されたホログラムを再生する方法であって、
前記ホログラム媒体の記録層中の少なくとも１つの小領域に複数の情報が多重記録されており、
前記ホログラム媒体の光導波路の各層が下方から上方に積層されているとして、該ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から参照光を入射して前記ホログラムを再生し、
前記複数の情報のうちのいずれかが選択的に再生されるように他の情報に対応する再生光を遮断するホログラム再生方法を提供する。
【００１６】
本発明はまた、同様のホログラム媒体にホログラムを記録する装置であって、
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を第１の光と第２の光とに分岐する光分岐部と、
前記ホログラム媒体の光導波路の各層が下方から上方に積層されているとして、前記第１の光を空間光変調した物体光を、該ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から入射する物体光入射部と、
いずれかのコア層の端面から該コア層に前記第２の光を参照光として入射する参照光入射部とを有し、
前記物体光と、該参照光が入射されたコア層に対応する回折格子層により回折されて前記記録層に照射される回折光とにより、前記記録層に情報をホログラム記録するものであり、
前記物体光入射部は、ホログラム媒体の記録層中の少なくとも１つの小領域に前記物体光を集光して入射する集光入射部を有し、
前記参照光入射部は、前記参照光を、前記小領域が照射されるように入射するホログラム記録装置を提供する。
【００１７】
本発明はまた、同様のホログラム媒体にホログラムを記録する装置であって、
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を第１の光と第２の光とに分岐する光分岐部と、
前記ホログラム媒体の光導波路の各層が下方から上方に積層されているとして、前記第１の光を空間光変調した物体光を、該ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から入射する物体光入射部と、
前記第２の光を、前記ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から参照光として入射する参照光入射部とを有し、
前記物体光と前記参照光とにより、前記記録層に情報をホログラム記録するものであり、
前記物体光入射部は、ホログラム媒体の記録層中の少なくとも１つの小領域に前記物体光を集光して入射する集光入射部を有し、
前記参照光入射部は、前記参照光を、前記小領域が照射されるように入射するホログラム記録装置を提供する。
【００１８】
前記ホログラム媒体の記録において励起光が必要な場合、前記ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から、前記記録層に、前記小領域が照射されるように励起光を入射する励起光入射部を更に有するようにしても良い。
あるいは、いずれかのコア層の端面から該コア層に励起光を入射し、該励起光が入射されたコア層に対応する回折格子層により回折され、前記記録層の前記小領域が照射されるように照射される回折光により、前記記録層に励起光を入射する励起光入射部を更に有するようにしても良い。
典型例として、前記集光入射部は、レンズを用いた結像光学系を具備する。
前記集光入射部は、空間光位相変調器を具備しても良く、該空間光位相変調器は、透明誘電体板もしくは液晶パネルを含むようにしても良い。
【００１９】
本発明はまた、同様のホログラム媒体の記録層に記録されたホログラムを再生する装置であって、
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光の少なくとも一部を、いずれかのコア層の端面から該コア層に参照光として入射する参照光入射部とを有し、
前記参照光が入射されたコア層に対応する回折格子層により回折されて前記記録層に照射される回折光により、前記ホログラム記録された情報を再生光として検出するものであり、
前記ホログラム媒体の記録層中の少なくとも１つの小領域に情報が記録されており、
前記記録層から出射される再生光が前記小領域から集中的に出射されるように部分的に遮光する空間光選択器を有するホログラム再生装置を提供する。
【００２０】
本発明はまた、同様のホログラム媒体の記録層に記録されたホログラムを再生する装置であって、
光を出射する光源と、
前記ホログラム媒体の光導波路の各層が下方から上方に積層されているとして、前記光源から出射された光の少なくとも一部を、前記ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から参照光として入射する参照光入射部とを有し、
前記参照光により、前記ホログラム記録された情報を再生光として検出するものであり、
前記ホログラム媒体の記録層中の少なくとも１つの小領域に情報が記録されており、
前記記録層から出射される再生光が前記小領域から集中的に出射されるように部分的に遮光する空間光選択器を有するホログラム再生装置を提供する。
【００２１】
本発明はまた、同様のホログラム媒体の記録層に記録されたホログラムを再生する装置であって、
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光の少なくとも一部を第１の光、第２の光に分岐する光分岐部と、
前記第１の光を、いずれかのコア層の端面から該コア層に参照光として入射する第１の参照光入射部とを有し、
前記ホログラム媒体の光導波路の各層が下方から上方に積層されているとして、前記第２の光を、前記ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から参照光として入射する第２の参照光入射部と、
前記第１および第２の光のうちいずれかを遮断することにより、前記第１および第２の参照光入射部のいずれかを有効とする遮光部とを有し、
前記第１の参照光入射部が有効とされた場合、該第１の参照光入射部から入射された参照光が入射されたコア層に対応する回折格子層により回折されて前記記録層に照射される回折光により前記ホログラム記録された情報を再生光として検出し、前記第２の参照光入射部が有効とされた場合、該第２の参照光入射部から入射された参照光により当該情報を再生光として検出するものであり、
前記ホログラム媒体の記録層中の少なくとも１つの小領域に情報が記録されており、
前記記録層から出射される再生光が前記小領域から集中的に出射されるように部分的に遮光する空間光選択器を有するホログラム再生装置を提供する。
【００２２】
本発明はまた、同様のホログラム媒体の記録層に記録されたホログラムを再生する装置であって、
光を出射する光源と、
前記ホログラム媒体の光導波路の各層が下方から上方に積層されているとして、前記光源から出射された光の少なくとも一部を、前記ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から参照光として入射する参照光入射部とを有し、
前記参照光により、前記ホログラム記録された情報を再生光として検出するものであり、
前記ホログラム媒体の記録層中の少なくとも１つの小領域に情報が記録されており、
前記参照光入射部は、前記記録層から出射される再生光が前記小領域から集中的に出射されるように、前記参照光を選択的に照射するホログラム再生装置を提供する。
【００２３】
本発明はまた、同様のホログラム媒体の記録層に記録されたホログラムを再生する装置であって、
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光の少なくとも一部を第１の光、第２の光に分岐する光分岐部と、
前記第１の光を、いずれかのコア層の端面から該コア層に参照光として入射する第１の参照光入射部とを有し、
前記ホログラム媒体の光導波路の各層が下方から上方に積層されているとして、前記第２の光を、前記ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から参照光として入射する第２の参照光入射部と、
前記第１および第２の光のうちいずれかを遮断することにより、前記第１および第２の参照光入射部のいずれかを有効とする遮光部とを有し、
前記第１の参照光入射部が有効とされた場合、該第１の参照光入射部から入射された参照光が入射されたコア層に対応する回折格子層により回折されて前記記録層に照射される回折光により前記ホログラム記録された情報を再生光として検出し、前記第２の参照光入射部が有効とされた場合、該第２の参照光入射部から入射された参照光により当該情報を再生光として検出するものであり、
前記ホログラム媒体の記録層中の少なくとも１つの小領域に情報が記録されており、
前記第２の参照光入射部は、前記記録層から出射される再生光が前記小領域から集中的に出射されるように、前記参照光を選択的に照射するホログラム再生装置を提供する。
【００２４】
本発明はまた、ホログラム媒体の記録層中の小領域に物体光を集光して入射し、
前記物体光の照射エリアと照射エリアが部分的に重なるように、照射位置をシフトさせた別の物体光を照射し、
参照光を、前記各物体光の照射エリアが照射されるように入射して複数の情報を記録するホログラム記録方法を提供する。
このような方法により情報記録されたホログラム媒体の再生において、
前記複数の情報のうちのいずれかが選択的に再生されるように他の情報に対応する再生光を遮断するようにしても良い。
また、前記ホログラム媒体の記録において励起光が必要な場合、該ホログラム媒体の上方あるいは下方のいずれか一方から、前記記録層に、前記各物体光の照射エリアが照射されるように励起光を入射しても良い。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の各実施の形態を説明する。各実施形態の図面間において、対応する部分には同一の参照番号を付し、その説明を省略もしくは簡略化するものとする。
【００２６】
＜第１実施形態＞
図１〜３に、本発明の第１実施形態としての、ホログラム記録方法を示す。
これらの図において、１３０はホログラム媒体、１３１は媒体１３０の複数に分割された領域、１３２はそのうちの記録再生を行う領域、１３３は領域１３１のうちの１つの情報を記録再生する領域の組、１及び２はそれぞれ光導波路（または平面導波路）を構成するためのコア層及びクラッド層、３はコア層１とクラッド層２の境界面に形成された回折格子層、４は前記光導波路の上面に配置した光学的記録材料からなる記録層、６は第１の光である記録すべき情報が付与された物体光、７１は第２の光である参照光である。
【００２７】
まず、図１（Ａ）（上面図）および（Ｂ）（図１（Ａ）中の”ａ−ｂ”線における断面図）に基づき、本実施形態のホログラム記録方法を説明する。
本実施例では、物体光６及び参照光７１をともに媒体１３０の複数に分割された領域１３１のうちの１つの領域１３２のみの記録層４に対して、選択的に、媒体の上方あるいは下方から照射することによって情報をホログラムとして記録する。これにより、媒体１３０の複数の領域１３１の記録層４に互いに異なる複数の情報を記録することが可能となり、媒体１３０当たりの記録容量を大きくすることができる。
【００２８】
この際、物体光６は媒体１３０の近傍または内部で一旦、集光あるいは絞られ、その後、媒体１３０の外部で拡大して、再生情報を検出する光検出器上に結像されるように設定しておく。これにより、記録情報を表示する空間光強度変調器及び光検出器のいずれの画素サイズにも依存することなく、領域１３１当たりの記録密度を高くすることが可能となる。
図１（Ｂ）では、物体光６が媒体１３０を透過後の媒体近傍で最も集光あるいは絞られる例を示している。これは、物体光６が最も集光あるいは絞られる位置を後述する空間光選択器１４の開口部１０１の位置に一致させるためであり、これにより、再生動作時における再生光の選択性が向上し、再生信号漏話を低減させることが可能となる。
【００２９】
また、参照光７１の記録層４内における波面は、後述する図７（Ｃ）のように、参照光７２をコア層１のうちの１つの端面から入射し、該コア層内に伝搬光７３を伝搬させ、記録層４に対して、伝搬光７３の回折格子層３による特有の回折光７４を照射した場合の記録層４内における波面と等しくなるように設定しておく。
さらに、別の参照光７１の記録層４内における波面は、図８のように、参照光７２をコア層１のうちの別の端面から入射し、記録層４に対して、別の回折格子層３による特有の先とは異なる回折光７４を照射した場合の記録層４内における波面と等しくなるように設定しておく。
これにより、後述する第４実施形態で説明するホログラム再生方法が可能となる。
【００３０】
なお、図１（Ｂ）では、媒体１３０の記録層４からみて物体光６を参照光７１と同方向から照射することによって透過型のホログラムを記録する例を示しているが、図２（図１（Ｂ）に対応する断面図）のように、媒体１３０の記録層４からみて物体光６を参照光７１と対向する方向から照射することによって反射型のホログラムを記録することも可能である。
【００３１】
次に、図３（Ａ）（上面図）および（Ｂ）（図３（Ａ）中の”ａ−ｂ”線における断面図）に基づき、別実施例の記録方法を説明する。
本実施例では、１つの記録情報を予め複数の部分に分割し、その各部分を媒体１３０の複数に分割された領域１３１のうちのそれぞれ異なる領域の記録層４にホログラムとして記録する。記録情報の分割された部分の各々については、これに対応した物体光６及び参照光７１をともに媒体１３０の複数に分割された領域１３１のうちの１つ以上の領域１３２のみの記録層４に対して、選択的に、媒体の上方あるいは下方から照射することによって分割された部分的な情報をホログラムとして記録する。
【００３２】
これにより、図１の場合と同様、媒体１３０の複数の領域１３１の記録層４に互いに異なる複数の情報を記録することが可能となり、媒体１３０当たりの記録容量を大きくすることができる。
この際、物体光６及び参照光７１の設定に関しては、図１における説明と全く同様の方法で行う。これにより、上述した記録方法と全く同様の効果が得られる。
【００３３】
但し、本実施例では、記録情報の全体を記録するために、前記記録動作を１つの記録情報に対して、少なくとも１回以上、最大で記録情報の分割数と等しい回数だけ繰り返して行う。その結果、媒体１３０には、ある１つの記録情報に対応した記録領域として、複数に分割された領域１３１のうちの記録情報の分割数と等しい数のある領域の組１３３が構成されることになる。
【００３４】
このように、本実施例では、１つの記録情報を複数の部分に分割し、その各部分を、記録層４中の複数に分割された領域１３１のうちのそれぞれ異なる領域にホログラムとして記録しているため、再生情報を検出する光検出器のサイズ及び媒体１３０と光検出器との距離を一定とすれは、物体光６の媒体位置から光検出器位置まで、すなわち結像面までの拡大率を小さくすることが可能となり、物体光６の光学系を実現し易くなる。
【００３５】
なお、本実施例においても、反射型ホログラムの記録に関しては、図２に関する説明と同様の方法で行えはよい。
また、本実施形態では特に示していないが、物体光６及び参照光７１を媒体１３０の領域１３２のみの記録層４に選択的に照射するため、物体光６及び参照光７１のいずれか一方あるいは両方に対して、必要な開口を設けた空間光選択器を用いてもよい。
【００３６】
また、本実施形態では、光導波路内のコア層１及び回折格子層３が複数組積層され、回折格子層３がコア層１とクラッド層２の上側の境界面に形成され、記録層４が光導波路の上面に配置されている媒体構成例を示しているが、光導波路内のコア層１及び回折格子層３は各１層のみであっても、回折格子層３はコア層１とクラッド層２の下側の境界面、あるいはコア層１の内部のいずれに形成されていても、記録層４は光導波路の下面、あるいは上下両面のいずれに配置されていても、または２つの光導波路の間に挟み込まれるように配置されていても、あるいは光導波路と記録層とを交互に積層させても、本実施の形態と同様の効果が得られる。即ち、少なくとも１つの記録層と少なくとも１つの光導波路とが隣接配置されれば良い。
この点は、以下の同様の構成を有する各実施形態（再生方法も含む）においても同様である。
【００３７】
また、記録層４は光導波路の上下いずれの片面に配置されていても、あるいは両面に配置されていても同様の効果を奏し、また光導波路と空間的に離れて配置されていても同様の効果を奏する。
また、記録層４は光導波路と接着剤により接着されていても、接着剤なしで固定されていても同様の効果を奏し、さらに記録層４は上下いずれの片面あるいは両面を保護膜により挟まれていても、あるいは保護膜により周囲を覆われていても同様の効果を有する。
これらの点についても、以下の同様の構成を有する各実施形態（再生方法も含む）においても同様である。
【００３８】
＜第２実施形態＞
図４〜５に本発明の第２実施形態としてのホログラム記録方法を示す。図において、上記第１実施形態と異なる点は、第３の光である励起光８０を用いる点である。本実施の形態は、媒体１３０の記録層４を形成する光学的記録材料が、物体光６及び参照光７１によって記録されるにあたり、これら２つの光とは異なる波長の励起光８０による励起が必要な場合を想定している。
【００３９】
まず、図４（Ａ）（上面図）及び（Ｂ）（図４（Ａ）中の”ａ−ｂ”線における断面図）に基づき、本実施形態のホログラム記録方法を説明する。
本実施例では、物体光６、参照光７１、及び励起光８０をすべて媒体１３０の複数に分割された領域１３１のうちの１つの領域１３２のみの記録層４に対して、選択的に、媒体の上方あるいは下方から照射することによって情報をホログラムとして記録する。これにより、媒体１３０の複数の領域１３１の記録層４に互いに異なる複数の情報を記録することが可能となり、媒体１３０当たりの記録容量を大きくすること　この際、物体光６及び参照光７１の設定に関しては、第１実施形態における説明と全く同様の方法で行う。これにより、本実施例においても、図１において説明した記録方法と全く同様の効果が得られる。
【００４０】
なお、図４（Ｂ）は、励起光８０を物体光６及び参照光７１とは独立に媒体１３０の上方あるいは下方から照射する例を示しているが、励起光８０は、図５（図４（Ｂ）に対応する断面図）のように、物体光６及び参照光７１のいずれか一方あるいは両方と重ね合わせて照射しても、全く同様の効果が得られる。また、いずれかのコア層の端面から励起光を入射し、回折格子層での回折光を利用して記録層に励起光を入射しても良く、これは以下の関連各実施形態においても可能である。
【００４１】
また、本実施の形態においても、反射型ホログラムの記録に関しては、第１実施形態における説明と全く同様の方法で行えはよい。
また、本実施形態においても、第１実施形態での説明と同様、１つの記録情報を予め複数の部分に分割し、その各部分を媒体１３０の複数に分割された領域１３１のうちのそれぞれ異なる領域の記録層４にホログラムとして記録することが可能である。これは、以下の関連各実施形態においても同様である。
また、本実施形態では特に示していないが、物体光６、参照光７１、及び励起光８０を媒体１３０の領域１３２のみの記録層４に選択的に照射するため、物体光６、参照光７１、及び励起光８０のいずれかあるいは全てに対して、必要な開口を設けた空間光選択器を用いてもよい。
【００４２】
＜第３実施形態＞
図６（Ａ）（上面図）及び（Ｂ）（図６（Ａ）中の”ａ−ｂ”線における断面図）に、本発明の第３実施形態としてのホログラム記録方法を示す。上記第２実施形態と異なる点は、図の参照光７１に代えて、参照光７２を用いた点である。また、７３及び７４はコア層１内の伝搬光及びそれの回折格子層３による回折光である。
本実施の形態も、第２実施形態と同様、記録層４を形成する光学的記録材料が、物体光６及び参照光７２によって記録されるために、これら２つの光とは異なる波長の励起光８０による励起が必要な場合を想定している。
【００４３】
本実施例では、物体光６及び励起光８０をともに媒体１３０の複数に分割された領域１３１のうちの１つの領域１３２のみの記録層４に対して、選択的に、媒体の上方あるいは下方から照射し、同時に、参照光７２をコア層１のうちの１つの端面から入射し、該コア層内に伝搬光７３を伝搬させ、領域１３２を含む１つ以上の領域の記録層４に対して、伝搬光７３の回折格子層３による特有の回折光７４を照射することによって情報をホログラムとして記録する。
これにより、媒体１３０の複数の領域１３１の記録層４に互いに異なる複数の情報を記録することが可能となり、媒体１３０当たりの記録容量を大きくすることができる。
【００４４】
この際、物体光６の設定に関しては、第１実施形態における説明と全く同様の方法で行う、これにより、本実施例においても、第１実施形態において説明した記録方法と全く同様の効果が得られる。
なお、回折光７４の記録層４内における波面は、回折格子層３を適切に設計することによって、任意に形成することが可能である。例えば、ある１つの回折格子層３によって、全面にわたり一様な波面の回折光（平行光あるいは収束光あるいは発散光）を発生させることも可能であるし、あるいは位置によって互いに異なる波面の回折光を発生させることも可能であるし、あるいは位置によって回折光を発生させたりさせなかったりすることも可能である。
【００４５】
即ち、ある１つの回折格子層３が、全面にわたり一様な平行光を発生し、かつ、各層の回折格子層３が発生する平行光の放射角度を互いに異なるように設定した場合は、従来技術における角度多重体積ホログラム方式に対応した記録再生が行われる。
また、ある１つの回折格子層３が、１つのまたは互いに異なる位置に収束する複数の収束光を発生し、かつ、各層の回折格子層３が発生する収束光の収束位置を互いに異なるように設定した場合は、従来技術においていわゆるシフト多重体積ホログラムと呼ばれる方式に対応した記録再生が行われる。
【００４６】
さらに、ある１つの回折格子層３が、ある位相分布の波面を有する光を発生し、かつ、各層の回折格子層３が発生する光の波面の位相分布が互いに直交するように設定した場合は、従来技術においていわゆる位相多重体積ホログラムと呼ばれる方式に対応した記録再生が行われる。いずれの場合でも、本発明の記録再生方法は有効である。
【００４７】
また、図６（Ｂ）は、励起光３を物体光６及び参照光７２とは独立に媒体１３０の上方あるいは下方から照射する例を示しているが、励起光３は、図５と同様に、物体光６と重ね合わせて照射しても、全く同様の効果が得られる。
また、図６（Ｂ）は、媒体１３０の記録層４からみて物体光６を回折光７４と同方向から照射することによって透過型のホログラムを記録する例を示しているが、本実施形態においても、媒体１３０の記録層４からみて物体光６を回折光７４と対向する方向から照射することによって反射型のホログラムを記録することも可能である。
【００４８】
また、本実施形態では特に示していないが、物体光６及び励起光８０を媒体１３０の領域１３２のみの記録層４に選択的に照射するため、物体光６及び励起光８０のずれか一方あるいは両方に対して、必要な開口を設けた空間光選択器を用いてもよい。
また、回折格子層３で回折された回折光７４の媒体１３０の表面における反射の影響を軽減するため、媒体１３０の上側、下側、あるいは上下両側の表面に無反射コーティングを施すことが有効である。この点について、以下の同様の構成を有する各実施形態においても同様である。
【００４９】
＜第４実施形態＞
図７〜１０に本発明の第４実施形態としてのホログラム再生方法を示す。各図において、図１以降と同様の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。１４は空間光選択器、１０１はその開口部、９は再生光である。
まず、図７〜８に基づき、本実施形態の再生方法を説明する。図７（Ａ）、（Ｂ）は上面図、図７（Ｃ）は図７（Ｂ）中の”ａ−ｂ”線における断面図である。
【００５０】
第１〜３実施形態で説明した方法で記録されたホログラム媒体に記録されたホログラムを再生するため、図７（Ｃ）のように、参照光７２をコア層１のうちの１つの端面から入射し、該コア層内に伝搬光７３を伝搬させ、媒体１３０の複数に分割された領域１３１のうち所望の情報が記録されている領域１３２を含む１つ以上の領域の記録層４に対して、伝搬光７３の回折格子層３による特有の回折光７４を照射する。
【００５１】
そのため、第３実施形態で説明した方法で記録した場合には、領域１３２の記録層４に対して、記録時と同じ回折光７４が照射されるために、また、第１または２実施形態で説明した方法で記録した場合には、領域１３２の記録層４に対して照射される回折光７４の記録層４内における波面が、記録時の参照光７１の記録層４内における波面と等しいために、いずれの場合にもホログラムが再生され、再生光７が得られることになる。
【００５２】
また、図８（図７（Ｃ）に対応する断面図）のように、参照光７２をコア層１のうちの別の端面から入射すれば、別の回折格子層３による特有の、先とは異なる回折光７４が照射されるため、別のホログラムが再生され、別の再生光７が得られることになる。
ここで、媒体１３０から出射する再生光は、回折光７４を照射された１つ以上の領域の記録層４に記録されたホログラムの再生光を重ね合わせたものとなる。これから所望の再生光７のみを取り出すためには、図７〜８に示すように、再生したい領域１３２の部分のみに開口部１０１を有する空間光選択器１４を媒体１３０に近接して配置する。これにより、領域１３２に記録された情報を有する再生光７のみが選択的に再生可能となる。
空間光選択器としては、開口位置が固定のマスク、あるいはこれを二次元的に移動させるもの、あるいは、液晶パネルを用いたマスクとし、電気的に開口の大きさ、数、位置を変える方法などが挙げられる。
【００５３】
なお、図７〜８は、空間光選択器１４を媒体１３０の上方に配置することによって透過型ホログラムを再生する例を示しているが、図９（（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）中の”ａ−ｂ”線における断面図、（Ｃ）は下面図）のように、空間光選択器１４を媒体１３０の下方に配置することによって反射型ホログラムを再生することも可能である。
また、図３（Ａ）のように１つの記録情報が複数の部分に分割されて記録された媒体を再生するには、図７に対応する図１０に示すように、再生したい領域の組１３３の部分のみに開口部１０１を有する空間光選択器１４を媒体１３０に近接して配置すればよい。
【００５４】
また、回折光７４の記録層４内における波面は、回折格子層３を適切に設計することによって、任意に形成することが可能であり、回折格子層３の構造を変えることによって様々な多重方式のホログラムが記録再生できることは、第３実施形態で説明した通りである。
【００５５】
また、所望の領域１３２に照射される以外の不要な回折光７４が再生情報を検出する光検出器に入射することを防ぐため、必要に応じ、所望の領域１３２の記録層４に対して照射される回折光７４を発生する回折格子層３の領域の周囲を回折光７４を発生しない領域とし、所望の領域１３２に隣接する他の領域の記録層４に対しては参照光７２を入射するコア層１を変えることにより他の層の回折格子層３から回折光７４が発生されるようにする方法が有効である。
これを実現するには、各層の回折格子層３において回折光７４を発生する領域を例えば、縞模様（ストライプ）状あるいは市松模様（チェッカー）状等とし、かつ、各層の回折格子層３の回折光７４を発生する領域を互い違いに配置すればよい。
【００５６】
＜第５実施形態＞
図１１〜１２に、本発明の第５実施形態としてのホログラム再生方法を示す。これらの図において、第４実施形態と異なる点は、図７（Ｃ）の参照光７２に代えて、参照光７１を用いた点である。即ち、図１１（図７に対応）に示すように、参照光７２に代えて、参照光７１を、媒体１３０の複数に分割された領域１３１のうち所望の情報が記録されている領域１３２を含む１つ以上の領域の記録層４に対して、媒体の上方あるいは下方から照射することによってホログラムを再生し、再生光７を得る。参照光７１の設定に関しては、第１実施形態における説明と全く同様の方法で行う。
【００５７】
ここで、媒体１３０から出射する再生光は、参照光７１を照射された１つ以上の領域の記録層４に記録されたホログラムの再生光を重ね合わせたものとなる。これから所望の再生光７のみを取り出すためには、図１１に示すように、再生したい領域１３２の部分のみに開口部１０１を有する空間光選択器１４を媒体１３０に近接して配置する。これにより、領域１３２に記録された情報を有する再生光７のみが選択的に再生可能となる。
【００５８】
なお、図３（Ａ）のように１つの記録情報が複数の部分に分割されて記録された媒体を再生するには、図１２（図１１に対応）に示すように、再生したい領域の組１３３の部分のみに開口部１０１を有する空間光選択器１４を媒体１３０に近接して配置すればよい。
【００５９】
＜第６実施形態＞
図１３〜１４に、本発明の第６実施形態としてのホログラム再生方法を示す。第５実施形態と違う点は、空間光選択器１４を用いず、参照光７１を第１実施形態で説明したように設定することである。
即ち、第１〜３のいずれかの実施形態による方法で記録されたホログラム媒体を再生するため、図１３（Ａ）（上面図）、（Ｂ）（図１３（Ａ）中の”ａ−ｂ”線における断面図）に示すように、参照光７１を媒体１３０の複数に分割された領域１３１のうち所望の情報が記録されている１つ以上の領域１３２のみの記録層４に対して、選択的に、媒体の上方あるいは下方から照射することによってホログラムを再生し、１つ以上の領域１３２に記録された情報を有する再生光７のみを得る。
【００６０】
なお、本実施形態では、媒体１３０の再生光７の出射側に空間光選択器を設ける必要は特にないが、第４または５実施形態と同様の空間光選択器１４及び開口１０１を設けてもよい。
また、図３（Ａ）のように１つの記録情報が複数の部分に分割されて記録された媒体を再生するには、図１３に対応する図１４に示すように、参照光７１を再生したい領域の組１３３のみの記録層４に対して、選択的に、媒体の上方あるいは下方から照射すればよい。
【００６１】
また、本実施形態では特に示していないが、参照光７１を媒体１３０の領域１３２のみの記録層４に選択的に照射するため、参照光７１に対して、必要な開口を設けた空間光選択器を用いてもよい。
また、図１３（Ｂ）及び図１４（Ｂ）は、媒体１３０の記録層４からみて参照光７１を下方から照射することによって透過型のホログラムを再生する例を示しているが、媒体１３０の記録層４からみて参照光７１を上方から照射することによって反射型のホログラムを再生することも可能である。
【００６２】
上記各実施形態において、記録層４としては、一般的なホログラム記録で用いられる光学的記録材料であれば良い。例えば、光照射により環状構造の変化に伴う光重合を生じるフォトポリマー等の光重合性材料、重クロム酸アンモニウム−ポリビニルアルコール系材料に代表されるような光架橋性材料、フォトクロミック材料、アゾ色素をＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）にドープした材料に代表されるような光異性化材料、あるいはＬｉＮｂＯ３，ＢａＴｉＯ３，Ｂａ１２ＳｉＯ２０（ＢＳＯ）などの無機誘電体結晶に代表されるフォトリフラクティブ材料もしくはポリマー系フォトリフラクティブ材料などがあげられる。
【００６３】
ホログラム媒体の具体的な形状としては、カード型、チップ型、ディスク型、テープ型、ドラム型等が考えられるが、いずれも本発明の手法が適用でき、いずれも同様の効果を奏する。
また、光導波路の導波面と記録層の面積が同一である必要は必ずしもなく、導波面の面積の方が大きくても小さくても良い。導波面の面積の方が小さい場合には、光導波路を一次元、二次元、三次元駆動することにより、より大きな記録層全面に対応させることができる。
【００６４】
ところで、コア層１を光が伝搬するためには、コア層１をコア層１の屈折率より低い屈折率を持つ媒質で挟めばよい。図１等では、クラッド層２の屈折率はコア層１の屈折率より低く設定されている。
クラッド層２は、光導波路の形状を維持、支持する働きのため、上記のような全部のコア層１を挟む位置に配置したが、コア層１内を光が伝搬されるようにコア層１が屈折率のより低い部分にそれぞれ挟まれていれば良い。
例えば自由空間の屈折率がコア層１の屈折率より低い場合（即ち、屈折率のより低い部分が空気、真空など）には、例えば最上層のクラッド層２、最下層のクラッド層２のいずれか一方あるいは両方がなくても、空気などにはさまれたコア層１に光が導波されるので、同様の効果を奏する。これは一般に、コア層が複数ある場合においても、各コア層に関して同様である。また、記録層の屈折率がコア層の屈折率より低い場合、記録層が、上記屈折率のより低い部分の働きをすることができる。
【００６５】
次に、図１５（Ａ）〜（Ｄ）は、回折格子層３の例を示す模式図である。
回折格子層３としては、図１５（Ａ）のように鋸歯状の形状をした溝から成るもの、図１５（Ｂ）のように正弦波状の形状をした溝から成るもの、および図１５（Ｃ）のように屈折率の変化により形成されるもの（図は、屈折率の異なる部分が交互に配置されている構成を示す）が挙げられる。
【００６６】
回折格子層は導波面内で一様であってもなくても良いが、ここでは、回折格子層による回折光が所望の強度を有するように、回折格子層の回折効率が所定の分布を有するようにした例を示す。
好適例として、回折格子層が、伝搬光の伝搬方向に、回折効率が漸次高くなるような分布を有しているものが挙げられる。このようにすれば、導波するに従って生じる光強度の減衰をキャンセルでき、各回折格子層からの回折光の強度プロファイルを層内方向で一様かあるいは同程度とすることができる。
図１６は、矩形波形状のグレーティングにより回折格子層を形成し、矩形の高さにより回折効率を右へいくほど漸次高くなるように分布させた例を示すものである。なお、この場合の回折効率は、矩形の高さの二乗に比例する。
【００６７】
また、多層光導波路において、２つ以上の回折格子層の回折効率が、積層方向に所定の分布を有するようにしても良い。好適例としては、２つ以上の回折格子層の回折効率が、回折光の出射方向に漸次低くなるような分布を有するものが挙げられる。このようにすれば、例えば回折光を光導波路の上方へ出射する場合、光導波路の下の方に位置する回折格子層からの回折光ほど光導波路に吸収されやすく減衰する現象をキャンセルでき、どの回折格子層から光導波路の外に出てくる回折光の強度も一様かあるいは同程度にすることができる。
【００６８】
図１７に、矩形波状のグレーティングにより回折格子層（上から順に回折格子層３１〜３５）を形成し、矩形の高さにより回折効率を、上に行くほど漸次低くなるように分布させた例を示す。図１７では、積層方向に沿った光導波路の一部の断面を示している。
また、上記両者を組み合わせ、回折格子層の回折効率が、コア層を伝搬する光の導波方向には漸次高くなり、回折光の出射方向には漸次低くなるような分布を持たせることもできる。これによれば、いずれの回折格子層のどの位置から出射する回折光の強度も一様かまたは同程度とすることができる。
【００６９】
以上の説明では、回折光の強度を層内方向、層厚方向で正確に一様あるいは等しくする例を示したが、部品仕様や用途により必ずしも正確に一様あるいは等しくなくても問題ないことも多く、同程度とすれば支障がない場合が多い。本発明によれば、回折格子層の回折効率を層内方向、層厚方向で適切に分布させることにより、回折光の強度を層内方向、層厚方向で同程度とすることも可能である。
【００７０】
また、以上では、回折光の強度を層内方向、層厚方向で一様あるいは等しくする点に着眼して記述したが、応用分野によっては、意図的に回折光の強度に分布を持たせると都合が良い場合も有り得る。本発明によれば、回折格子層の回折効率を層内方向、層厚方向で適切に分布させることにより、回折光の強度を所望の分布とすることも可能である。
【００７１】
また、回折格子層の面積をコア層の面積と同一にする必要はなく、回折格子層を部分的に設けたり、複数に分散配置させても良い。更に、全てのコア層に対応させて回折格子層を設けなくても良く、回折格子層が設けられていないコア層があっても良い。
【００７２】
また、記録／再生時において、参照光は、ホログラム媒体の下方、上方、いずれかのコア層端面から入射させることができ、いすれも同様の効果を奏する。また、記録時において、物体光は、ホログラム媒体の下方、上方のいずれかから入射させることができ、いすれも同様の効果を奏する。また、記録時に励起光が必要な場合は、励起光は、ホログラム媒体の下方、上方、いずれかのコア層端面から入射させることができ、いずれも同様の効果を奏する。
【００７３】
＜第７実施形態＞
図１８〜２１に、第１実施形態で説明したホログラム記録方法を実現するためのホログラム記録装置の実施形態例を示す。
これら図において、１３０は第１実施の形態で説明した構造を有するホログラム媒体、６は第１の光である物体光７１は第２の光である参照光、１４１は物体光及び参照光用の光源、１５１及び１５２は偏光制御器、１６１は光分岐器、１７０は遮光器、１８１及び１８２は反射器、２０は光束拡大器、２１は空間光強度変調器、２２は結像器、３０は空間光位相変調器、３３１は集光器である。
偏光制御器１５１及び１５２は光の偏光面を回転させる素子であり、例えば１／２波長板を用いる。
【００７４】
光分岐器１６１は光ビームを２方向に分岐する素子であり、例えばハーフミラーあるいは各種ビームスプリッタを用いる。
空間光強度変調器２１は媒体１３０に記録すべき情報を表示する素子であり、例えば液晶パネルやＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）素子を用いる。
結像器２２は物体光６を媒体１３０を介して再生装置における光検出器すなわち図における結像面上に結像させるための光学系であり、例えば単一レンズや組合わせレンズを用いる。
【００７５】
まず、図１８に基づき、本発明に係るホログラム記録装置を説明する。
光源１４１から出射した光ビームは光分岐器１６１により２つに分岐されるとともに、分岐された各ビームは２枚の偏光制御器１５１及び１５２により記録に必要な偏光に制御される。分岐されたビームのうちの１つは反射器１８１で反射された後、光束拡大器２０で所望のビーム幅まで拡大され、さらに空間光強度変調器２１で媒体１３０に記録すべき情報を付与されて、結像器２２により物体光６となる。また、分岐されたビームのうちの他の１つは反射器１８２で反射されて参照光７１となる。
【００７６】
ここで、物体光６は、媒体１３０の相対的な位置を制御することにより、媒体１３０の所望の領域１３２のみの記録層４に対して、媒体の上方あるいは下方から照射できるものとする。また、参照光７１は、反射器１８２の角度及び位置、ならびに媒体１３０の相対的な位置を制御することにより、媒体１３０の所望の領域１３２のみの記録層４に対して、所望の入射角度で、媒体の上方あるいは下方から照射できるものとする。
【００７７】
以下、本実施例および各実施形態における記録動作の原理及び効果は、第１実施の形態における説明と全く同様である。
図１８では、参照光７１が平行光であり、かつ、反射器１８２の角度及び位置を制御することによって媒体１３０に対する入射角度を変化させることができるため、従来技術の角度多重体積ホログラム方式に対応した記録再生を行うことが可能である。従って、本実施形態で用いられる媒体１３０内の回折格子層３としては、例えば、平行光を発生し、かつ、各層の回折格子層３が発生する平行光の放射角度を互いに異なるように設定したものを用いる。
【００７８】
なお、図１８は、媒体１３０の記録層４からみて物体光６を参照光７１と同方向から照射することによって透過型のホログラムを記録する例を示しているが、図１９のように、媒体１３０の記録層４からみて物体光６を参照光７１と対向する方向から照射することによって反射型のホログラムを記録することも可能である。
【００７９】
次に、図２０に基づき、ホログラム記録装置の別例を説明する。
本実施例は、参照光７１の波面を集光器３３１によって変換する点、及び物体光６と参照光７１を媒体１３０の所望の領域１３２内の所望の位置の記録層４に対して照射できるものとする点を除いて、図１８と全く同様の構成となっている。集光器３３１は参照光７１を収束光に変換する素子であり、例えば単一レンズや組合わせレンズを用いる。
【００８０】
本実施例では、従来技術のシフト多重体積ホログラム方式に対応した記録再生を行うことが可能となる。従って、本実施例で用いられる媒体１３０内の回折格子層３としては、例えば、１つのまたは互いに異なる位置に収束する複数の収束光を発生し、かつ、各層の回折格子層３が発生する収束光の収束位置を互いに異なるように設定したものを用いる。
【００８１】
次に、図２１に基づき、更に別の記録装置例を説明する。本実施例は、参照光７１の波面を空間光位相変調器３０によって変調する点を除いて、図１８と全く同様の構成となっている。空間光位相変調器３０は参照光７１をある位相分布の波面を有する光に変調する素子であり、例えば液晶パネルや透明誘電体による位相板を用いる。本実施例においても、記録動作の原理及び効果は、第１実施形態における説明と全く同様である。
【００８２】
液晶パネルは、外部から電気信号または光信号等を印加することにより、透過光あるいは反射光の波面の位相分布を能動的に変調することができる。
位相板は、ガラス等の透明誘電体板の表面に、エッチングまたは蒸着等によって、微細な凹凸等のパターンを設けたものであり、そのパターンに応じて、透過光の波面の位相分布を変化させるものである。従って、透過光の波面の位相分布を種々変化させるためには、予め、互いに異なるパターンを有する位相板を複数枚用意しておき、これらを交換すればよい。あるいは、位置によって互いに異なる複数のパターンを有する位相板を用いれば、これを移動して、光の透過位置を変えるだけで、透過光の波面の位相分布を種々変化させることが可能となる。
【００８３】
図２２に位相板による空間光位相変調器の例を示す。これは１枚の円形の透明誘電体板上に互いに異なる複数のパターンを設けた位相板３０１の例であり、位相板３０１を回転することにより、透過光の波面の位相分布を種々変化させることができる。この空間光位相変調器の場合、位相板を高速回転させることにより、非常に高速な光位相変調が容易に実現できるという利点を有する。
図２３に、図２２で示した位相板を用いた装置の部分構成例を示す。このように位相板３０１を物体光６の周囲で回転させる構成とすることにより、装置の小型化が実現できる。
【００８４】
本実施例では、従来技術の位相多重体積ホログラム方式に対応した記録再生を行うことが可能となる。従って、本実施の形態で用いられる媒体１３０内の回折格子層３としては、例えば、ある位相分布の波面を有する光を発生し、かつ、各層の回折格子層３が発生する光の波面の位相分布が互いに直交するように設定したものを用いる。
なお、図２０及び図２１においても、反射型ホログラムの記録に関しては、図１８及び図１９における説明と全く同様の方法で行えばよい。これは以下の各実施形態においても同様である。
【００８５】
また、本実施形態および以下の関連各実施形態においても、第１実施形態での説明と同様、１つの記録情報を予め複数の部分に分割し、その各部分を媒体１３０の複数に分割された領域１３１のうちのそれぞれ異なる領域の記録層４にホログラムとして記録することが可能である。
また、本実施形態では特に示していないが、物体光６及び参照光７１を媒体１３０の領域１３２のみの記録層４に選択的に照射するため、物体光６及び参照光７１のいずれか一方あるいは両方に対して、必要な開口を設けた空間光選択器を用いてもよい。
これらのバリエーションについても、以下の各実施形態においても同様に有効である。
【００８６】
＜第８実施形態＞
図２４に、第１実施形態で説明した記録方法を実現するための記録装置の第２の実施例を示す。
本実施例は、媒体１３０を透過後の物体光を結像器２３を用いて再生装置における光検出器すなわち図における結像面上に結像させる点を除いて、図１８と全く同様の構成となっている。
結像器２３としては、例えば単一レンズや組合わせレンズを用いる。結像器２３は記録専用の装置では光検出器がないため不要であるが、ここでは説明のために図示してある。本実施例においても、記録動作の原理および効果は、第１実施形態における説明と同様である。
【００８７】
本実施例では、物体光６を媒体１３０に集光あるいは絞られるように照射し、かつ媒体１３０を透過後の物体光を拡大して図２４における結像面上に結像させるという機能を２つの結像器２２及び２３を用いて実現すればよいため、１つの結像器２２のみで同様の機能を実現する場合に比べ、光学系の設計が容易になるという利点がある。
【００８８】
また、本実施形態では、図１８と同様、角度多重体積ホログラム方式に対応した記録再生を行う構成を示しているが、第７実施形態で説明したように、空間光位相変調器３０または集光器３３１を付加し、さらに、物体光６及び参照光７１を媒体１３０の所望の領域内の所望の位置に対して照射できるようにすることによって、位相多重体積ホログラム方式またはシフト多重体積ホログラム方式に対応した記録再生を行うことができる。これは、以下の第９実施形態においても同様である。
【００８９】
＜第９実施形態＞
図２５及び図２６に、第１実施形態で説明した記録方法を実現するためのホログラム記録装置の第３実施例を示す。
本実施例は、結像器２２として、空間光位相変調器２２１を用いる点を除いて、図１８と全く同様の構成となっている。空間光位相変調器２２１は物体光６をある位相分布の波面を有する光に変調する素子であり、例えば液晶パネルや透明誘電体板を用いる。
【００９０】
図２５において、空間光強度変調器２１と空間光位相変調器２２１は密着して配置されているため、物体光６の波面において任意の強度及び位相分布を実現することができる。従って、本実施例は、結像器２２として通常の単一レンズあるいは組合わせレンズを用いた場合に比べ、より大きな自由度で、物体光６を媒体１３０に集光あるいは絞られるように照射するよう設定できるという利点がある。
【００９１】
また、空間光強度変調器２１及び空間光位相変調器２２１が、素子寸法等の制約により、密着して配置できない場合には、図２７のように、いわゆる４ｆ系レンズ２２２を介して配置し、これらを光結合する構成としてもよい。４ｆ系レンズ２２２は等しい焦点距離ｆを有する２つのレンズをｄ＝２ｆの間隔をおいて組合わせたものであり、各々のレンズには例えば単一レンズや組合わせレンズを用いる。こうすることにより、空間光強度変調器２１と空間光位相変調器２２１を密着して配置した場合と全く同様の効果が得られる。
【００９２】
次に、図２６に基づき、本発明に係るホログラム記録装置を説明する。本実施例は、結像器２２として、空間光位相変調器２２１と結像レンズ２２３を組合わせて用いる点を除いて、図１８と全く同様の構成となっている。結像レンズ２２３は空間光位相変調器２２１の結像機能を補助するための光学系であり、例えば単一レンズや組合わせレンズを用いる。
【００９３】
図２６において、空間光強度変調器２１と空間光位相変調器２２１は、図２５のように密着して、あるいは、図２７のようにいわゆる４ｆ系レンズ２２２を介して配置する。従って、本実施例は、結像器２２として通常の単一レンズあるいは組合わせレンズを用いた場合に比べ、より大きな自由度で、物体光６を媒体１３０に集光あるいは絞られるように照射するよう設定できる上に、結像レンズ２２３によって空間光位相変調器２２１の結像機能を補助することができるため、光学系の設計が容易になるという利点がある。
【００９４】
その場合、本実施形態においては、物体光６の媒体１３０に対する照射状態をより大きな自由度で設定できるため、媒体１３０の記録すべき領域の組１３３のうち複数の領域１３２に対して、物体光６を同時に照射することも可能となる。これにより、１つの記録情報に対して行う記録動作の繰り返し回数を減らすことができ、その結果、記録速度を向上することができる。
【００９５】
また、本実施形態では、１つの結像器２２のみを用いて、物体光６を媒体１３０に集光あるいは絞られるように照射し、かつ媒体１３０を透過後の物体光を拡大して図における結像面上に結像させる構成を示しているが、光学系の設計を容易にするため、第８実施形態で説明したように、結像器２３を付加した構成としてもよい。これは、後述する実施形態などでも同様である。
【００９６】
＜第１０実施形態＞
図２８及び図２９に、第２実施形態で説明したホログラム記録方法を実現するためのホログラム記録装置の第４実施例を示す。即ち、本実施形態は、記録層４を形成する光学的記録材料の記録時に励起光８０による励起を必要とする場合である。
まず、図２８に基づき、本実施例の記録装置を説明する。本実施例は、光源１４２から出射した光ビームが遮光器１７４を介した後、反射器１８４で反射されて励起光８０となる点、及び、励起光８０は、反射器１８４の角度及び位置、ならびに媒体１３０の相対的な位置を制御することにより、媒体１３０の所望の領域１３２のみの記録層４に対して、媒体の上方あるいは下方から照射できるものとする点を除いて、図１８と全く同様の構成となっている。以下、記録動作の原理及び効果は、第２実施形態における説明と全く同様である。
【００９７】
また、図２９に示す構成例では、光源１４２から出射した光ビームが遮光器１７４及び偏光制御器１５４を介した後、光分岐器１６１に入射されている点を除いて、図１８と全く同様の構成となっている。
偏光制御器１５４は光の偏光面を回転させる素子であり、例えば１／２波長板を用いる。本実施例においても、記録動作の原理及び効果は、第２実施形態における説明と全く同様である。
光分岐器１６１として例えは偏光ビームスプリッタを用いれば、光源１４２からの出射光の偏光面を偏光制御器１５４で制御することによって、励起光８０を物体光６及び参照光７１のいずれか一方あるいは両方に重ね合せることが可能である。
【００９８】
また、本実施形態では、図１８と同様、角度多重体積ホログラム方式に対応した記録再生を行う構成を示しているが、第７実施形態で説明したように、空間光位相変調器３０または集光器３３１を付加し、さらに、物体光６、参照光７１、及び励起光８０を媒体１３０の所望の領域内の所望の位置に対して照射できるようにすることによって、位相多重体積ホログラム方式またはシフト多重体積ホログラム方式に対応した記録再生を行うことができる。
【００９９】
また、本実施形態では、結像器２２として、例えば単一レンズや組合わせレンズを用いるとしているが、第９実施形態で説明したように、空間光位相変調器２２１を用いてもよいし、空間光位相変調器２２１と４ｆ系レンズ２２２や結像レンズ２２３を組合わせて用いてもよい。
また、本実施形態では特に示していないが、物体光６、参照光７１、及び励起光８０を媒体１３０の領域１３２のみの記録層４に選択的に照射するため、物体光６、参照光７１、及び励起光８０のいずれかあるいは全てに対して、必要な開口を設けた空間光選択器を用いてもよい。
【０１００】
＜第１１実施形態＞
図３０に、第３実施形態で説明した記録方法を実現するための、ホログラム記録装置の第５実施例を示す。図３０の構成は、第１０実施形態の図２８の構成の反射鏡１８２に代えて、反射鏡１８３および集光器３３２を設けた構成となっている。
集光器３３２は参照光７２を媒体１３０の特定のコア層に入射するために集光する素子であり、例えば、シリンドリカルレンズを用いる。
光分岐器１６１で分岐されたビームのうちの他の１つは反射器１８３で反射された後、集光器３３２で集光されて参照光７２となる。
また、参照光７２は、反射器１８３及び集光器３３２のいずれか一方あるいは両方の位置を制御することにより、媒体１３０の所望のコア層１の端面に入射できるものとする。
【０１０１】
以下、本実施例における記録動作の原理及び効果は、第３実施形態における説明と全く同様である。
なお、図３０では、励起光８０を物体光６及び参照光７２とは独立に媒体１３０の上方あるいは下方から照射する例を示しているが、励起光８０は、図２９と同様に、物体光６と重ね合わせて照射しても、全く同様の効果が得られる。
また、本実施の形態においても、反射型ホログラムの記録に関しては、図１８及び図１９における説明と全く同様の方法で行えばよい。
また、本実施形態では、結像器２２として、例えは単一レンズや組合わせレンズを用いるとしているが、第９実施形態で説明したように、空間光位相変調器２２１を用いてもよいし、空間光位相変調器２２１と４ｆ系レンズ２２２や結像レンズ２２３を組合わせて用いてもよい。
また、本実施形態では特に示していないが、物体光６及び励起光８０を媒体１３０の領域１３２のみの記録層４に選択的に照射するため、物体光６及び励起光８０のいずれか一方あるいは両方に対して、必要な開口を設けた空間光選択器を用いてもよい。
【０１０２】
＜第１２実施形態＞
図３１及び図３２に、第４実施形態で説明した再生方法を実現するための再生装置の第１の実施例を示す。
図において、１４１は参照光用の光源、１７３はシャッター、２４は光検出器である。光検出器２４は再生光７を検出する素子であり、１つもしくは複数のフォトダイオード、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等から成るドットセンサ、ラインセンサ、あるいはエリアセンサを、一次元、二次元、あるいは三次元駆動して再生像（再生光）を検出するものが挙げられる。
【０１０３】
また、上記のようなドットセンサ、ラインセンサ、あるいはエリアセンサを複数個敷き並べて光検出器としても良い。あるいは、これらの方法を組み合わせた方式の検出器でも良い。なお、複数のドットセンサ、ラインセンサ、あるいはエリアセンサを複数用いた場合、各センサを順次電気的にスイッチングして切り替えることにより、省電力化をはかることができる。
【０１０４】
まず、図３１に基づき、本発明の再生装置を説明する。光源１４１から出射した光ビームは反射器１８３で反射された後、集光器３３２で集光されて参照光７２となる。
ここで、参照光７２は、反射器１８３及び集光器３３２のいずれか一方あるいは両方の位置を制御することにより、媒体１３０の所望のコア層１の端面に入射できるものとする。
【０１０５】
以下、本実施例における再生動作の原理及び効果は、第４実施形態における説明と全く同様である。
なお、図３（Ａ）のように１つの記録情報が複数の部分に分割されて記録された媒体を再生するには、図３２のように、再生したい領域の組１３３の部分のみに開口部１０１を有する空間光選択器１４を媒体１３０に近接して配置すればよい。これは、以下の関連各実施形態についても同様である。
【０１０６】
＜第１３実施形態＞
図３３に、第４実施形態で説明した再生方法を実現するためのホログラム再生装置の第２実施例を示す。
本実施例は、第８実施形態で説明したホログラム記録装置によって記録された媒体を再生するため、再生光７を結像器２３を用いて光検出器２４上に結像させる点を除いて、図３１と全く同様の構成となっている。結像器２３は再生光７を光検出器２４上に結像させるための光学系であり、例えば単一レンズや組合わせレンズを用いる。本実施例においても、再生動作の原理及び効果は、第４実施形態における説明と全く同様である。
【０１０７】
＜第１４実施形態＞
図３４に、第５実施形態で説明したホログラム再生方法を実現するためのホログラム再生装置の第３実施例を示す。本構成は、図３１の構成における遮光器１７３、反射器１８３、集光器３３２に代えて、遮光器１７２及び反射器１８２が設けられたものである。
光源１４１から出射した光ビームは反射器１８２で反射されて参照光７１となる。ここで、参照光７１は、反射器１８２の角度及び位置、ならびに媒体１３０の相対的な位置を制御することにより、媒体１３０の所望の領域１３２を含む１つ以上の領域の記録層４に対して、所望の入射角度で、媒体の上方あるいは下方から照射できるものとする。
【０１０８】
以下、本実施例における再生動作の原理及び効果は、第５実施形態における説明と全く同様である。
また、本実施形態では、媒体１３０から出射した再生光７が特にレンズ等の光学系を介さずに直接、光検出器２４上に結像する構成を示しているが、第１３実施形態で説明したように、結像器２３を付加した構成としてもよい。
また、本実施形態では、図１８と同様、角度多重体積ホログラム方式に対応した再生を行う構成を示しているが、第７実施形態で説明したように、空間光位相変調器３０または集光器３３１を付加し、さらに、参照光７１を媒体１３０の所望の領域内の所望の位置に対して照射できるようにすることによって、位相多重体積ホログラム方式またはシフト多重体積ホログラム方式に対応した記録再生を行うことができる。これは、以下の第１５実施形態においても同様である。
【０１０９】
＜第１５実施形態＞
図３５に、第６実施形態で説明した再生方法を実現するためのホログラム再生装置の第４実施例を示す。
本実施例は、空間光選択器１４を省いている点、及び参照光７１を媒体１３０の所望の領域１３２のみの記録層４に対して照射できるものとする点を除いて、図３４と全く同様の構成となっている。以下、本実施例における再生動作の原理及び効果は、第１８実施形態における説明と全く同様である。
なお、本実施形態では、媒体１３０の再生光７の出射側に空間光選択器を設ける必要は特にないが、第１２実施形態及び第１４実施形態と同様の空間光選択器１４を設けてもよい。
【０１１０】
また、本実施の形態では特に示していないが、参照光７１を媒体１３０の領域１３２のみの記録層４に選択的に照射するため、参照光７１に対して、必要な開口を設けた空間光選択器を用いてもよい。
また、図１３（Ｂ）及び図１４（Ｂ）は、媒体１３０の記録層４からみて参照光７１を光検出器２４の反対側から照射することによって透過型のホログラムを再生する例を示しているが、図４１と同様に、媒体１３０の記録層４からみて参照光７１を光検出器２４の側から照射することによって反射型のホログラムを再生することも可能である。
また、本実施形態では、媒体１３０から出射した再生光７が特にレンズ等の光学系を介さずに直接、光検出器２４上に結像する構成を示しているが、第８実施形態で説明した記録装置によって記録された媒体を再生するため、第１３実施形態で説明したように、結像器２３を付加した構成としてもよい。
【０１１１】
＜第１６実施形態＞
図３６に、第１実施形態で説明したホログラム記録方法、ならびに第４〜６実施形態で説明したホログラム再生方法を実現するための、ホログラム記録再生兼用装置の実施例を示す。
本実施例は、図１８のホログラム記録装置と図３１のホログラム再生装置とを、偏光制御器１５３、光分岐器１６２、及び遮光器１７１を付加しつつ、組合わせた構成となっている。
偏光制御器１５３は光の偏光面を回転させる素子であり、例えば１／２波長板を用いる。光分岐器１６２は光ビームを２方向に分岐する素子であり、例えばハーフミラーあるいは各種ビームスプリッタを用いる。
【０１１２】
光源１４１から出射した光ビームは光分岐器１６１及び１６２により３つに分岐されるとともに、分岐された各ビームは３枚の偏光制御器１５１、１５２、及び１５３により記録に必要な偏光に制御される。分岐されたビームのうちの１つは反射器１８１で反射された後、光束拡大器２０で所望のビーム幅まで拡大され、さらに空間光強度変調器２１で媒体１３０に記録すべき情報を付与されて、結像器２２により物体光６となる。
【０１１３】
また、分岐されたビームのうちの他の１つは反射器１８２で反射されて参照光７１となる。さらに、分岐されたビームのうちの残りの１つは反射器１８３で反射された後、集光器３２で集光されて参照光７２となる。
ここで、物体光６は、媒体１３０の相対的な位置を制御することにより、媒体１３０の所望の領域１３２のみの記録層４に対して、媒体の上方あるいは下方から照射できるものとする。また、参照光７１は、反射器１８２の角度及び位置、ならびに媒体１３０の相対的な位置を制御することにより、媒体１３０の所望の領域１３２の記録層４に対して、所望の入射角度で、媒体の上方あるいは下方から照射できるものとする。
【０１１４】
さらに、参照光７２は、反射器１８３及び集光器３３２のいずれか一方あるいは両方の位置を制御することにより、媒体１３０の所望のコア層１の端面に入射できるものとする。
本実施例において、まず、遮光器１７０及び１７１を開、１７３を閉とすることにより、記録動作を行うことができる。この場合、本実施例における記録動作の原理及び効果は、第１実施形態における説明と全く同様である。
また、遮光器１７０及び１７１を閉、１７３を開とすることにより、参照光７２を用いた再生動作を行うことができる。この場合、本実施例における再生動作の原理及び効果は、第４実施形態における説明と全く同様である。
【０１１５】
さらに、遮光器１７０を開、１７１及び１７３を閉とすることにより、参照光７１を用いた再生動作を行うことができる。この場合、本実施例における再生動作の原理及び効果は、第５及び６実施形態における説明と全く同様である。
ここで、第１５実施形態と同様に、参照光７１を媒体１３０に対して選択的に照射するようにしてもよい。
図１８のホログラム記録装置と図３１のホログラム再生装置にそれぞれ対応する部分では、各装置により実現される機能が同様に実現され、同様の効果が得られる。
さらに、図２８〜３０で示したように、励起光８０用の光源１４２、偏光制御器１５４、遮光器１７４、及び反射器１８４等を付加することにより、第２、３実施形態で説明した記録方法を実現することも可能である。
【０１１６】
上記各実施形態において、記録層と光導波路とは、接していても、空間的に離れて配置されていても同様の効果を奏する。例えば、ホログラム記録／再生の動作例として、
（１）記録層と光導波路とが一体構成されており、これを記録／再生装置に装荷する。
（２）記録層と光導波路とが離れて構成されており、これらを重ねた後に記録／再生装置に装荷する。
（３）記録層と光導波路とが離れて構成されており、光導波路は記録／再生装置に前もって装備し、動作時に記録層部分を装荷することにより、両者が重なる。のいずれの形態も可能である。なお、記録／再生の動作時に、両者の間が空間的に離れていても良い。
【０１１７】
＜第１７実施形態＞
記録密度を高める実施形態例として、第１実施形態と同様に集光もしくは絞るように照射する物体光を複数用い、これらをシフトさせることにより、ホログラムを多重記録する方法を示す。
図３７（Ａ）に、３つの物体光６１〜６３を用いた例を示す。参照光７１に対し、物体光６１〜６３の順に、少しずつシフトさせて重畳させながら照射し、ホログラムを記録する。
【０１１８】
ここで、記録層４のみが記載されているが、このように従来型のホログラムに対し、参照光として平面波を用い、物体光をシフトさせることで、新規なホログラム多重記録を実現している。
本方式は、今まで説明してきた記録層４と光導波路とを組み合わせた形態にも適用でき、その場合、コア層の端面から参照光を入射して得られる回折光を記録層に入射しても良い。
【０１１９】
このように１つの領域に記録された多重ホログラムを再生するには、図３７（Ｂ）に示すように、記録時と同じ参照光７１を照射すると、物体光６１〜６３に対応する再生光７１〜７３が同時に発生する。
このうちの特定の再生光のみを発生させるには、再生光が出射する側に空間光選択器１４（例えば、メタルもしくは液晶マスク）を設け、開口部から上方に通過させ、それ以外の再生光を遮断すれば良い。開口は必要に応じて複数設けて良い。
【０１２０】
本方法によれば、記録層の１つの箇所に複数の情報を多重記録できるため、記録密度を高めることができる。また、参照光が平行（平面波）で角度一定で済むため、角度多重方法の場合のように角度の制御が不要である。更に、シフト多重方法のように参照光を集光させる（球面波とする）必要がない、位相多重方法のように、参照光の位相を変える必要がない、という利点がある。
【０１２１】
なお、この方法を上述した角度多重、シフト多重、位相多重方法と適宜組み合わせ、参照光の角度、波面、位相を変えるようにしても良い。即ち、参照光は必ずしも平行かつ角度一定である必要はなく、角度多重（参照光の角度を変える）、シフト多重（参照光は球面波）、位相多重（参照光の位相を変える）と組み合わせ、記録密度を一層高めることも可能である。
本方法において、励起光を使用しても良く、参照光、物体光、励起光の具体的な入射方法については、上述したホログラム記録再生方法に関する各実施形態の方法を適宜使用できる。
【０１２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のホログラム記録／再生方法及び記録／再生装置においては、ホログラム媒体を複数の領域に分割し、それぞれの領域に対して、参照光の入射角度等を高精度に制御する必要がない状態で、選択的、集中的に、物体光および、参照光、励起光を照射することができるので、高密度な多重記録を容易かつ効率的に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態によるホログラム記録方法を示し、透過型ホログラムを記録する例を示す説明図である。
【図２】同実施形態において、反射型ホログラムを記録する例を示す説明図である。
【図３】同実施形態において、情報を分割して記録する例を示す説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態によるホログラム記録方法を示し、励起光を独立に照射する例を示す説明図である。
【図５】同実施形態において、励起光を物体光または参照光に重ね合わせて照射する例を示す説明図である。
【図６】本発明の第３実施形態によるホログラム記録方法を示す説明図である。
【図７】本発明の第４実施形態としてのホログラム再生方法を示す説明図である。
【図８】同実施形態において、透過型ホログラムを再生する例を示す説明図である。
【図９】同実施形態において、反射型ホログラムを再生する例を示す説明図である。
【図１０】同実施形態において、分割された情報を一括再生する例を示す説明図である。
【図１１】本発明の第５実施形態としてのホログラム再生方法を示し、分割されていない情報を再生する例を示す説明図である。
【図１２】同実施形態において、分割された情報を一括再生する例を示す説明図である。
【図１３】本発明の第６実施形態としてのホログラム再生方法を示し、分割されていない情報を再生する例を示す説明図である。
【図１４】同実施形態において、分割された情報を一括再生する例を示す説明図である。
【図１５】回折格子層の構成例を示す模式図である。
【図１６】回折格子層部分の一構造例を示す断面図である。
【図１７】積層された回折格子層部分の構造例を示す断面図である。
【図１８】本発明の第７実施形態としてのホログラム記録装置を示し、透過型ホログラムを記録する例を示す構成図である。
【図１９】同実施形態において、反射型ホログラムを記録する例を示す構成図である。
【図２０】同実施形態において、シフト多重記録を行う例を示す構成図である。
【図２１】同実施形態において、位相多重記録を行う例を示す構成図である。
【図２２】位相板による空間光位相変調器の例を示す説明図である。
【図２３】位相板による空間光位相変調器を用いた装置の構成例を示す説明図である。
【図２４】本発明の第８実施形態としてのホログラム記録装置を示す。
【図２５】本発明の第９実施形態としてのホログラム記録装置を示し、結像光学系として空間光位相変調器を用いた例を示す構成図である。
【図２６】同実施形態において、結像光学系に空間光位相変調器とレンズを用いた例を示す構成図である。
【図２７】同実施形態において、結像光学系に空間光位相変調器と４ｆ系レンズを組合わせた例を示す構成図である。
【図２８】本発明の第１０実施形態としてのホログラム記録装置を示し、励起光を独立に照射する例を示す構成図である。
【図２９】同実施形態において、励起光を物体光または参照光に重ね合わせて照射する例を示す構成図である。
【図３０】本発明の第１１実施形態としてのホログラム記録装置を示す構成図である。
【図３１】本発明の第１２実施形態としてのホログラム再生装置を示し、分割されていない情報を再生する例を示す構成図である。
【図３２】同実施形態において、分割された情報を一括再生する例を示す構成図である。
【図３３】本発明の第１３実施形態としてのホログラム再生装置を示す構成図である。
【図３４】本発明の第１４実施形態としてのホログラム再生装置を示す構成図である。
【図３５】本発明の第１５実施形態としてのホログラム再生装置を示す構成図である。
【図３６】本発明の第１６実施形態としての記録再生兼用装置の実施例を示す構成図である。
【図３７】本発明の第１７実施形態としてのホログラム記録再生方法を示す説明図である。
【図３８】従来のホログラム記録再生方法の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…コア層
２…クラッド層
３、３１〜３５…回折格子層
４…記録層
６…物体光
７１、７２…参照光
７３…伝搬光
７４…回折光
７…再生光
８０…励起光
１４…空間光選択器
１４１、１４２…光源
１５１〜１５４…偏光制御器
１６１、１６２…光分岐器
１７０〜１７４…遮光器
１８１〜１８４…反射器
２０…光束拡大器
２１…空間光強度変調器
２２、２３…結像器
２２１、３０…空間光位相変調器
２２２…４ｆ系レンズ
２２３…結像レンズ
２４…光検出器
３０１…位相板
３３１、３３２…集光光学系
【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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【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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