(57)【要約】【課題】位相空間光変調器を用いることなく、位相コード多重記録ができるホログラフィック記録方法及び装置【解決手段】ホログラフィック記録装置１０は、その参照光学系２０に、予め位相コードパターンがホログラムとして記録されている位相コードマスク２６を用い、ホログラフィック記録媒体に照射される参照光を位相空間光変調器に代えて位相空間変調する。【選択図】図１
2005099324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を参照光及び物体光に分岐し、参照光を参照光学系に導き、且つ、物体光を物体光学系に導き、前記参照光学系では参照光を位相空間変調し、前記物体光学系では物体光を振幅空間変調し、それぞれホログラフィック記録媒体に照射して、干渉縞を記録するホログラフィック記録方法であって、
予め必要な位相コードパターンがホログラムとして記録されている位相コードマスクにより、前記参照光学系における参照光の位相空間変調をすることを特徴とするホログラフィック記録方法。
【請求項２】
レーザ光源と、このレーザ光源からのレーザ光を分岐した一方を、参照光としてホログラフィック記録媒体に導く参照光学系と、前記分岐された他方のレーザ光を物体光としてホログラフィック記録媒体に導く物体光学系と、前記参照光学系に配置され、予め必要な位相コードパターンがホログラムとして記録されていて、参照光を位相空間変調する位相コードマスクと、前記物体光学系に配置され、記録すべき情報に応じて、物体光を振幅空間変調する振幅空間光変調器と、を有してなり、前記位相空間変調された参照光と振幅空間変調された物体光とを前記ホログラフィック記録媒体に照射して前記情報をホログラフィック記録することを特徴とするホログラフィック記録装置。
【請求項３】
請求項２において、前記位相コードマスクには、位相コードパターンが角度多重記録されていることを特徴とするホログラフィック記録装置。
【請求項４】
請求項３において、前記レーザ光に対する前記位相コードマスクの角度及び該位相コードマスクへのレーザ光の入射光度の少なくとも一方を変調する角度変調装置を設けたことを特徴とするホログラフィック記録装置。
【請求項５】
請求項２において、前記位相コードマスクには、位相コードパターンが球面シフト多重記録されていることを特徴とするホログラフィック記録装置。
【請求項６】
請求項５において、前記入射するレーザ光に対して、直角方向に前記位相コードマスクを並進移動させるマスク駆動装置を設けたことを特徴とするホログラフィック記録装置。
【請求項７】
請求項２乃至６のいずれかにおいて、前記レーザ光源からのレーザ光のビーム径を拡大するビームエキスパンダを設け、前記位相コードマスクは前記ビーム径を拡大したレーザ光の分岐手段とされ、該レーザ光の、前記位相コードマスクでの回折光が参照光とされ、且つ、透過光が物体光とされることを特徴とするホログラフィック記録装置。
【請求項８】
位相コードパターンがホログラムとして記録されていて、照射されるレーザ光を前記位相コードパターンにより位相変調するようにされた位相コードマスクと、レーザ光源と、このレーザ光源からのレーザ光のビーム径を拡大するビームエキスパンダと、前記ビーム径を拡大されたレーザ光を、前記位相コードマスクに照射し、その回折光をホログラフィック記録媒体に導く参照光学系と、この参照光学系で、前記位相コードマスクの後に配置されたフーリエレンズと、前記ホログラフィック記録媒体に照射された参照光により形成される回折光を受光して情報を再生するＣＣＤと、を有してなり、前記ホログラフィック記録媒体には、予め、情報が前記位相コードマスクの位相コードパターンに対応して位相コード多重記録されていることを特徴とするホログラフィック再生装置。
【請求項９】
請求項８において、前記位相コードマスクには、位相コードパターンが多重記録され、且つ、ホログラフィック記録媒体には、情報が位相コード多重記録されていて、前記位相コードマスクは、記録されている位相コードパターンの一つを再現するように、マスク駆動装置により制御可能とされたことを特徴とするホログラフィック再生装置。
【請求項１０】
レーザ光源と、このレーザ光源からのレーザ光のビーム径を拡大するビームエキスパンダと、前記ビーム径を拡大されたレーザ光を、振動面が直交する２つの直線偏光に分離する偏光ビームスプリッタと、この偏光ビームスプリッタにより、分岐された一方の直線偏光をホログラフィック記録媒体に導く参照光学系と、他方の直線偏光をホログラフィック記録媒体に導く物体光学系と、前記参照光学系に、前記偏光ビームスプリッタ側から順に配置された、１／２波長板、位相コードマスク及びフーリエレンズと、前記位相コードマスクを駆動するマスク駆動装置と、前記物体光学系に、前記偏光ビームスプリッタ側から順に配置された振幅空間光変調器及びフーリエレンズと、を有してなり、前記位相コードマスクは、位相コードパターンがホログラムとして多重記録されていて、照射された参照光を前記位相コードパターンにより位相変調するようにされ、前記振幅空間光変調器は記録すべき情報に応じて物体光を振幅変調するようにされ、前記位相変調された参照光と振幅変調された物体光をホログラフィック記録媒体に照射して、その干渉縞により情報を位相コード多重記録することを特徴とするホログラフィック記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、物体光と参照光とをホログラフィック記録媒体に照射して干渉縞を記録するためのホログラフィック記録方法、その装置及びホログラフィック記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のホログラフィック記録方法あるいはホログラフィック記録再生装置において、位相コード多重記録を行なう場合は、位相空間光変調器により参照光を位相空間変調することによって、位相コードパターンを形成し、記録すべき情報に応じて振幅空間光変調された物体光と共にホログラフィック記録媒体に照射して、干渉縞を形成するようにされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のように、従来のホログラフィック記録方法において、位相コード多重記録を行なう場合は、参照光学系に位相空間光変調器を設けなればならず、ホログラフィック記録装置を、大型化し、且高価とするという問題点があった。
【０００４】
この発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、高価且つ大型の位相空間光変調器を用いることなく、位相コード多重記録をすることができるようにしたホログラフィック記録方法、その装置、及び、ホログラフィック記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、鋭意研究の結果、位相空間光変調器に代えて、位相コードマスクを用いることにより、ホログラフィック記録装置を大型化且つ高コスト化することなく、位相コード多重記録ができることが分かった。
【０００６】
即ち、以下の本発明により上記課題を解決することができる。
【０００７】
（１）レーザ光を参照光及び物体光に分岐し、参照光を参照光学系に導き、且つ、物体光を物体光学系に導き、前記参照光学系では参照光を位相空間変調し、前記物体光学系では物体光を振幅空間変調し、それぞれホログラフィック記録媒体に照射して、干渉縞を記録するホログラフィック記録方法であって、予め必要な位相コードパターンがホログラムとして記録されている位相コードマスクにより、前記参照光学系における参照光の位相空間変調をすることを特徴とするホログラフィック記録方法。
【０００８】
（２）レーザ光源と、このレーザ光源からのレーザ光を分岐した一方を、参照光としてホログラフィック記録媒体に導く参照光学系と、前記分岐された他方のレーザ光を物体光としてホログラフィック記録媒体に導く物体光学系と、前記参照光学系に配置され、予め必要な位相コードパターンがホログラムとして記録されていて、参照光を位相空間変調する位相コードマスクと、前記物体光学系に配置され、記録すべき情報に応じて、物体光を振幅空間変調する振幅空間光変調器と、を有してなり、前記位相空間変調された参照光と振幅空間変調された物体光とを前記ホログラフィック記録媒体に照射して前記情報をホログラフィック記録することを特徴とするホログラフィック記録装置。
【０００９】
（３）前記位相コードマスクには、位相コードパターンが角度多重記録されていることを特徴とする（２）のホログラフィック記録装置。
【００１０】
（４）前記レーザ光に対する前記位相コードマスクの角度及び該位相コードマスクへのレーザ光の入射光度の少なくとも一方を変調する角度変調装置を設けたことを特徴とする（３）のホログラフィック記録装置。
【００１１】
（５）前記位相コードマスクには、位相コードパターンが球面シフト多重記録されていることを特徴とする（２）のホログラフィック記録装置。
【００１２】
（６）前記入射するレーザ光に対して、直角方向に前記位相コードマスクを並進移動させるマスク駆動装置を設けたことを特徴とする（５）のホログラフィック記録装置。
【００１３】
（７）前記レーザ光源からのレーザ光のビーム径を拡大するビームエキスパンダを設け、前記位相コードマスクは前記ビーム径を拡大したレーザ光の分岐手段とされ、該レーザ光の、前記位相コードマスクでの回折光が参照光とされ、且つ、透過光が物体光とされることを特徴とする（２）乃至（６）のいずれかのホログラフィック記録装置。
【００１４】
（８）位相コードパターンがホログラムとして記録されていて、照射されるレーザ光を前記位相コードパターンにより位相変調するようにされた位相コードマスクと、レーザ光源と、このレーザ光源からのレーザ光のビーム径を拡大するビームエキスパンダと、前記ビーム径を拡大されたレーザ光を、前記位相コードマスクに照射し、その回折光をホログラフィック記録媒体に導く参照光学系と、この参照光学系で、前記位相コードマスクの後に配置されたフーリエレンズと、前記ホログラフィック記録媒体に照射された参照光により形成される回折光を受光して情報を再生するＣＣＤと、を有してなり、前記ホログラフィック記録媒体には、予め、情報が前記位相コードマスクの位相コードパターンに対応して位相コード多重記録されていることを特徴とするホログラフィック再生装置。
【００１５】
（９）前記位相コードマスクには、位相コードパターンが多重記録され、且つ、ホログラフィック記録媒体には、情報が位相コード多重記録されていて、前記位相コードマスクは、記録されている位相コードパターンの一つを再現するように、マスク駆動装置により制御可能とされたことを特徴とする（８）のホログラフィック再生装置。
【００１６】
（１０）レーザ光源と、このレーザ光源からのレーザ光のビーム径を拡大するビームエキスパンダと、前記ビーム径を拡大されたレーザ光を、振動面が直交する２つの直線偏光に分離する偏光ビームスプリッタと、この偏光ビームスプリッタにより、分岐された一方の直線偏光をホログラフィック記録媒体に導く参照光学系と、他方の直線偏光をホログラフィック記録媒体に導く物体光学系と、前記参照光学系に、前記偏光ビームスプリッタ側から順に配置された、１／２波長板、位相コードマスク及びフーリエレンズと、前記位相コードマスクを駆動するマスク駆動装置と、前記物体光学系に、前記偏光ビームスプリッタ側から順に配置された振幅空間光変調器及びフーリエレンズと、を有してなり、前記位相コードマスクは、位相コードパターンがホログラムとして多重記録されていて、照射された参照光を前記位相コードパターンにより位相変調するようにされ、前記振幅空間光変調器は記録すべき情報に応じて物体光を振幅変調するようにされ、前記位相変調された参照光と振幅変調された物体光をホログラフィック記録媒体に照射して、その干渉縞により情報を位相コード多重記録することを特徴とするホログラフィック記録再生装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明においては、位相空間光変調器に代えて、位相コードマスクを用いるので、ホログラフィック記録装置を小型化且つ低コスト化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
ホログラフィック記録装置における参照光学系に、予め必要な位相コードパターンがホログラムとして記録されている位相コードマスクを配置して、参照光の位相空間変調をすることにより、上記目的を達成する。
【実施例１】
【００１９】
以下図１を参照して本発明の実施例１について説明する。
【００２０】
この実施例１に係るホログラフィック記録装置１０は、レーザ光源１２と、このレーザ光源１２から出射されたレーザ光のビーム径を拡大して平行なレーザ光とするビームエキスパンダ１４と、このビームエキスパンダ１４によってビーム径が拡大されたレーザ光を、振動面が直交する２つの直線偏光に分離する偏光ビームスプリッタ１６と、この偏光ビームスプリッタ１６を透過した一方の直線偏光をホログラフィック記録媒体１８に導く参照光学系２０と、前記偏光ビームスプリッタ１６において反射された他方の直線偏光を前記ホログラフィック記録媒体１８に導く物体光学系２２と、を有して構成されている。
【００２１】
前記参照光学系２０には、前記偏光ビームスプリッタ１６側から、１／２波長板２４、位相コードマスク２６、フーリエレンズ２８がこの順で配置されている。
【００２２】
又、前記物体光学系２２には、偏光ビームスプリッタ１６側から、振幅空間光変調器３０とフーリエレンズ３２が配置されている。
【００２３】
前記位相コードマスク２６は、例えば、後述の角度多重記録あるいは球面シフト多重記録によって、位相コードパターンがホログラム記録されていて、非変調の参照光が照射されると、これを回折することによって位相変調し、フーリエレンズ２８を介してホログラフィック記録媒体１８に照射される。
【００２４】
従って、このホログラフィック記録装置１０は、高価且つ大型な位相空間光変調器を用いることなく、位相コード記録をすることができる。
【００２５】
なお、図１において、位相コードマスク２６は、反射光として回折光を出射する反射型であるが、本発明はこれに限定されるものでなく、透過型であってもよい。
【００２６】
次に、図２を参照して、上記ホログラフィック記録装置１０においてホログラフィック記録されたホログラフィック記録媒体１８の情報を再生する場合について説明する。
【００２７】
図２において、図１と同一部分には同一符号を付することにより説明を省略するものとする。
【００２８】
このホログラフィック再生装置３４は、図１のホログラフィック記録装置１０における１／２波長板２４を除いた構成の参照光学系２０と、ホログラフィック記録媒体１８に発生した回折光を、結像レンズ３６を介して受光するＣＣＤ３８とを備えている。
【００２９】
このホログラフィック再生装置３４において、再生用のレーザ光は、ビームエキスパンダ１４によってビーム径を拡大された後、位相コードマスク２６によって位相変調されて反射され、フーリエレンズ２８により位相変調パターンのフーリエ変換が施されながら収束してホログラフィック記録媒体１８に照射される。
【００３０】
このホログラフィック記録媒体１８には前記位相変調パターンをアドレスとするホログラムが記録されていて、再生用レーザ光（参照光）の照射によって回折像（再生像）としてデータが出射される。再生像は結像レンズ３６によってＣＣＤ３８の受光面上に結像され、ＣＣＤ３８はこれを検出・信号処理及び復号化してデータを再生することになる。
【実施例２】
【００３１】
次に、図３及び図４を参照して、本発明の実施例２に係るホログラフィック記録装置４０について説明する。
【００３２】
このホログラフィック記録装置４０は、位相コードパターンがシフト多重記録された位相コードマスク４２を用いるものである。
【００３３】
このホログラフィック記録装置４０の構成部分のうち、前記ホログラフィック記録装置１０を構成する部分と同一部分には、図１に示される符号と同一符号を付することにより説明を省略するものとする。
【００３４】
このホログラフィック記録装置４０においては、前記位相コードマスク４２は、マスク駆動装置である並進装置４４により、図３及び図４において、符号Ｘ及びＹで示される方向に並進移動できるように支持されている。
【００３５】
又、このホログラフィック記録装置４０において、１／２波長板２４を透過したレーザ光は、集光レンズ４６により位相コードマスク４２内に集光され、且つ、該位相コードマスク４２からの回折光（反射光）は結像レンズ４８により平行ビームとされて、前記フーリエレンズ２８を介してホログラフィック記録媒体１８に入射するようにされている。他の構成は、図１に示されるホログラフィック記録装置１０の構成と同一である。
【００３６】
ここで、前記位相コードマスク４２は、図４に示されるように、その内部に予め多くの位相コードパターンがホログラム４３として記録されている。従って、集光レンズ４６を通って位相コードマスク４２に照射された参照光は、該位相コードマスク４２によって回折（反射）されることにより、前記記録されている位相コードパターンのうち任意の再現パターンによって位相変調される。
【００３７】
一方、物体光は振幅空間光変調器３０によって記録すべき情報（データ）が付与されていて、前記位相変調された参照光との干渉縞をホログラフィック記録媒体１８に記録することで、いわゆる位相コード多重記録が実現する。
【００３８】
従って、従来の位相コード多重記録と同様に、このホログラフィック記録装置４０においては、マスク駆動装置４４により位相コードマスク４２をＸ、Ｙ方向に並進させて位相変調パターンを順次変化させることにより、異なるデータパターンをホログラフィック記録媒体１８の同一の場所に多重記録することができる。
【００３９】
又、情報再生時も同様にして、位相コードマスク４２の並進移動によって所望の位相コードパターンを呼び出し、これにより変調された参照光を、前記位相コードパターンが多重記録されているホログラフィック記録媒体１８に照射することで、再生したい情報を呼び出すことができる。
【００４０】
即ち、このホログラフィック記録装置４０においては、記録再生の原理は位相コード多重記録でありながら、メカニカルなアクセス方法はシフト多重記録と等価であり、あるいは、このホログラフィック記録装置４０は、シフト多重記録の動作を位相コード多重記録に変換するシステムであるとも言える。
【００４１】
この実施例２に係るホログラフィック記録装置４０によって、ホログラフィック記録媒体１８にホログラフィック記録することができるので、高コスト且つ大型の位相空間光変調器を用いることなく、記録特性に優れた位相コード多重記録を実現することができる。
【００４２】
更に、この実施例２の場合、必要な位相コードパターンの総数（以下コード数）に応じて位相変調手段である位相コードマスク４２の寸法や機能を制限できるという利点がある。
【００４３】
これに対して、従来の位相コード多重記録では、コード数の大小に拘わりなく総画素数一定の電子制御位相空間光変調器を用い、使用する画素数を制限する場合には、複数の画素からなる画素ブロックを１画素とみなす等の方法を採っていた。これは、機能の無駄であり、画素ブロック内部の画素境界領域の存在自体が変調パターンのノイズ要因になってしまう。本発明によれば、任意の画素数で変調することが可能な上、必要最小限のコード数を記録するようにして、回折効率の最大化、素子寸法の最小化を図ることができる。
【００４４】
次に、上記各実施例において用いられる位相コードマスクの製造過程について説明する。
【００４５】
図５は、反射型位相コードマスクのためのコードマスク製造装置５０を示す。このコードマスク製造装置５０は、レーザ光源５２と、前記図１、図２のビームエキスパンダ１４と同様のビームエキスパンダ５４と、このビームエキスパンダ５４によりビーム径が拡大された平行なレーザ光を、振動面が直交する２つの直線偏光に分離するための偏光ビームスプリッタ５６と、この偏光ビームスプリッタ５６を透過した一方の直線偏光を、位相コードマスク材料５８に導くための参照光学系６０と、前記偏光ビームスプリッタ５６で反射された他方の直線偏光を前記位相コードマスク材料５８に対して、前記参照光学系６０の反対側から導くための物体光学系６２と、前記参照光学系６０に、偏光ビームスプリッタ５６側から順に配置された１／２波長板６４と、位相空間光変調器６６とを備えている。符号５７は全反射ミラーを示す。
【００４６】
前記位相空間光変調器６６は、位相制御装置６８を介して位相コード生成装置７０から出力される位相コードに従って、参照光を位相変調するようにされている。
【００４７】
前記レーザ光源５２は、例えばＨｅ−ＮｅレーザやＮｄ：ＹＡＧレーザ等の、コヒーレンスの高い光源であって、前記位相空間光変調器６６に表示される位相変調パターンは、例えば図６に示されるようになり、この位相変調パターンは、位相コード生成装置７０によって作られ、前記位相制御装置６８によって光学的あるいは電気的に位相空間光変調器６６に伝達される。
【００４８】
前記位相空間光変調器６６における、例えば図６に示されるような位相変調の状態について説明する。ここでは、一例として、一次元８画素のＷａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄコードによる変調を用いているが、ホログラフィック記録の要求特性に応じて、二次元変調や他の符号化コードを用いてもよい。
【００４９】
図６において白い画素と斜線の画素との間には、図７に示されるように、λ／２即ち１／２波長（位相ではπ）に当たる位相差が生じるようになっている。なお、最小位相差をπ／２、π／４等として、グレイスケールの変調を行なってもよい。
【００５０】
このコードマスク製造装置５０においては、レーザ光源５２からのレーザ光はビームエキスパンダ５４によってそのビーム径が拡大された後、偏光ビームスプリッタ５６を透過するｐ偏光と反射するｓ偏光とに分岐される。透過光であるｐ偏光は、ミラー５７により反射された後、１／２波長板６４でｓ偏光とされ、位相空間光変調器６６を透過する際に、該位相空間光変調器６６に表示される位相変調パターンに応じて位相変調され、位相コードマスク材料５８に照射される。
【００５１】
一方、前記偏光ビームスプリッタ５６での反射光であるｓ偏光は、ミラー５７により反射されて、前記位相コードマスク材料５８に対して、前記位相空間光変調器６６で位相変調された参照光と反対側から照射される。
【００５２】
これによって、位相コードマスク材料５８には２つのｓ偏光の干渉による光学的干渉縞が生じて記録される。
【００５３】
このようにして製造された位相コードマスクは、図５において左側から非変調ビームが照射されると回折光として位相変調された参照光を射出するようになっている。
【００５４】
前記位相コードマスク材料５８に、参照光と物体光により位相コードが記録される様子を、図８を参照して更に詳細に説明する。
【００５５】
図８に示されるように、位相コードマスク材料５８に対して、左側から入射する非変調の物体光と右上から入射する位相変調された参照光による干渉縞が該位相コードマスク材料５８に記録される。
【００５６】
前記参照光は、前記位相空間光変調器６６によって、位相コード生成装置７０で生成された位相コードを示すパターンで位相変調されているので、記録された干渉縞は回折格子（体積ホログラム）として、位相コードが多重記録されている。
【００５７】
従って、図９に示されるように、位相コードが干渉縞として多重記録された位相コードマスク７２に対して、非変調物体光が入射すると回折光として位相変調参照光が出射し、あるいはその逆に、位相変調された参照光を照射すると、非変調の物体光が出射する。
【００５８】
なお、前記図８及び図９に示される位相コードマスク材料５８あるいは位相コードマスク７２は、位相反射型の体積ホログラムであるが、本発明はこれに限定されるものでなく、透過型や振幅型のホログラムであってもよい。
【００５９】
但し、参照光の位相情報を記録する必要があるので、位相コードマスクは体積ホログラムである必要がある。又、その厚さは、使用する記録時のレーザ光の波長に比べて少なくとも１０倍程度である必要がある。
【００６０】
更に、ホログラム記録時のレーザ光利用効率の観点から、位相コードマスクの回折効率は１００％に近いほど好ましいので、振幅型よりも位相型のホログラムがよい。位相型のうち、反射型と透過型に関しては、理論上はほぼ１００％の回折効率が得られるので反射型と透過型のどちらでもよく、ホログラム記録時の光学系設計に合わせて自由に選択される。
【００６１】
次に、位相コードマスクに角度多重記録を行なう場合について、図１０を参照して説明する。この場合、マスク駆動装置として、位相コードマスク材料５８の参照光及び物体光に対する角度を変調する角度変調装置７３を用いる。
【００６２】
図１０（Ａ）において、Ｎｏ．１で示される位相コードパターンを記録する場合、該位相コードマスク材料５８の表面の法線５９と物体光Ｏｂとのなす角度がθ1となるようにしておき、位相コードマスク材料５８の感光感度を使い切らない程度に露光する。
【００６３】
次に、図１０（Ｂ）に示されるように、角度変調装置７３により位相コードマスク材料５８を回転させて、前記法線５９と物体光Ｏｂとのなす角度をθ2とし、位相コードパターンを、Ｎｏ．２により示されるような、位相コードパターンに代えて、前記と同様に露光する。
【００６４】
これにより、Ｎｏ．１及びＮｏ．２の位相コードパターンを含んだ２枚のホログラムが位相コードマスク材料５８に角度多重記録されて、図１０（Ｃ）又は（Ｄ）に示される位相コードマスク５８Ａとなる。
【００６５】
この位相コードマスク５８Ａを使用する場合は、図１０（Ｃ）に示されるように、左側から非変調の参照光（位相コードマスク作成時の物体光）が入射すると、回折によってＮｏ．１の位相コードパターンで位相変調された参照光が左下に向けて出射する。
【００６６】
この位相変調された参照光を用いて、例えば図１に示されるホログラフィック記録装置１０により、前記参照光と、記録データを振幅空間光変調器３０で変調した物体光とを干渉させて、ホログラフィック記録媒体１８にホログラフィック記録を行なう。
【００６７】
次に、図１０（Ｄ）に示されるように、非変調の参照光を固定したまま、前記位相コードマスク５８Ａを回転して、法線５９と物体光Ｏｂがなす角をθ2とすると、回折光として、前記Ｎｏ．２の位相コードパターンで位相変調された参照光が出射する。
【００６８】
従って、位相コードマスク５８Ａを回転することによって、高価且つ大型の位相空間光変調器を用いることなく、位相コード多重記録を行なうことができる。
【００６９】
なお、図１０においては、説明を単純化するために、２種類の位相コードパターンによる多重化を説明したが、多数の位相コードパターンを用いて多重記録する場合にも当然適用される。但し、位相コードマスクに多重化するコード数が増えるほど回折効率が低下するので、記録や再生のデータレートとのトレードオフに考慮する必要がある。
【００７０】
次に、図１１及び図１２を用いて位相コードマスク材料に、位相コードパターンを球面シフト多重記録する場合について説明する。
【００７１】
まず、図１１（Ａ）に示される位相コードパターンＮｏ．１で変調された参照光と非変調の物体光との干渉縞を、位相コードマスク材料５８に記録する。このとき、参照光と物体光の少なくとも一方は、略球面状の波面（等位相面）をもった球面波とする。図１１（Ａ）では、説明を簡略化するために、参照光と物体光の、位相コードマスク材料５８への入射角が等しい配置としているが、これは異なる配置であってもよい。
【００７２】
次に、位相コードマスク材料５８の記録面に垂直な方向をＺ軸とし、参照光と物体光を含む平面に垂直な方向をＹ軸として、位相コードマスク材料５８をＸＹ平面内で、前述のホログラフィック記録装置４０における並進装置４４により、並進移動させて、図１１（Ｂ）に示される位相コードパターンＮｏ．２を前記と同様の露光方法で記録する。
【００７３】
このときの並進移動量が位相コードマスク材料５８の厚さ、露光のスポットサイズと波長、ＮＡ（開口数）、入射角等によって決まるΔの値（１０  Ｍａｙ  １９９６／Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．１４／ＡＰＰＬＩＤＥ  ＯＰＴＩＣＳ  Ｐ２４０３〜２４１６参照）よりも大きければ、ホログラムの選択性が働き、２つの位相コードパターンＮｏ．１、Ｎｏ．２を独立に再生することができる。又、前記のＸ、Ｙ、Ｚ軸のうち、Ｙ軸方向（ΔＹ）よりもＸ軸方向（ΔＸ）の方がかなり小さく、僅かな並進移動量でよいことが分かる。
【００７４】
なお、シフト方向はＸ軸又はＹ軸に限定されるものでなく、例えばＸ軸からθ（０＜θ＜９０°）の方向であってもよく、その場合にはΔＸとΔＹの中間のΔの値をとることになる。
【００７５】
Ｘ軸及びＹ軸方向の両方にシフト多重記録を行なった場合、図１２に示される位相コードマスク５８Ｂのようなホログラム配列となる。
【００７６】
ここで、位相コードマスク５８Ｂのサイズ及びシフト量Δの値は、記録再生光学系の設計と必要な位相コードパターンの総数によって決めればよいが、回折効率、即ち記録再生システムの記録再生ビーム利用効率の観点からはΔが大きいほど好ましい。
【実施例３】
【００７７】
次に、図１３に示される実施例３に係るホログラフィック記録装置８０について説明する。
【００７８】
このホログラフィック記録装置８０の構成部分のうち、前記ホログラフィック記録装置１０を構成する部分と同一部分に、図１に示される符号と同一符号を付することにより説明を省略するものとする。
【００７９】
この実施例３のホログラフィック記録装置８０は、透過型の位相コードマスク８２を用い、これに、ビームエキスパンダ１４からのレーザ光を照射して、０次回折光、即ち透過光を物体光とし、又回折光、即ち反射光を参照光として、ホログラフィック記録媒体１８に干渉縞を記録するものである。
【００８０】
従って、この実施例３では、位相コードマスク８２が、位相空間光変調器とミラーを兼ねるのみでなく、偏光ビームスプリッタをも兼ねる構成となっている。このため、部品点数の節減及びレーザ光の利用効率を向上させることができる。
【００８１】
特に、位相コードマスク８２に多重化された位相コード数が多い場合には、１コード当たりの回折効率、即ち参照光量が小さくなるため、図１のホログラフィック記録装置１０では無駄になっていた透過光量が大きくなり、レーザ光の利用効率を向上させている。
【００８２】
なお、このホログラフィック記録装置８０においても、前記位相コードマスク８２をマスク駆動装置により並進移動させたり、角度変調をさせるようにしてもよい。この場合、フーリエレンズ２８も同期して駆動する必要がある。
【００８３】
又、予め位相コードマスク８２に、光軸対称なグレーティング強度分布を与えておき、ビームエキスパンダ１４の拡大倍率で回折効率を制御する等をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施例１に係るホログラフィック記録装置を示す光学系統図
【図２】同実施例１におけるホログラフィック再生装置を示す光学系統図
【図３】実施例２に係るホログラフィック記録装置を示す光学系統図
【図４】同実施例２における位相コードマスク及びこれを並進移動させるためのマスク駆動装置を模式的に示す斜視図
【図５】前記位相コードマスクを製造するための位相コードマスク製造装置を示す一部ブロック図を含む光学系統図
【図６】同位相コードマスク製造装置に用いる位相空間光変調器における位相コードパターンを模式的に示す斜視図
【図７】同位相コードパターンによる入射光と透過光との波面の相対的位相差を示す線図
【図８】位相コードマスクを製造する際の参照光と物体光及び干渉縞を模式的に示す断面図
【図９】同製造された位相コードマスクに物体光を照射して回折光を得る過程を模式的に示す断面図
【図１０】位相コードマスクに角度多重記録を行ない、且つ角度多重記録された位相コードマスクに参照光を入射した状態を模式的に示す断面図
【図１１】位相コードマスクに球面波シフト多重記録を行なう場合の、物体光と参照光及び干渉縞を模式的に示す断面図
【図１２】同球面波シフト多重記録によって位相コードが多重記録された位相コードマスクを模式的に示す平面図
【図１３】本発明の実施例３に係るホログラフィック記録装置を示す光学系統図
【符号の説明】
【００８５】
１０、４０、８０…ホログラフィック記録装置
１２、５２…レーザ光源
１４…ビームエキスパンダ
１６、５６…偏光ビームスプリッタ
１８…ホログラフィック記録媒体
２０、６０…参照光学系
２２、６２…物体光学系
２４、６４…１／２波長板
２６、４２、５８Ａ、５８Ｂ、７２、８２…位相コードマスク（ＰＣＭ）
２８、３２…フーリエレンズ
３０…振幅空間光変調器
３４…ホログラフィック再生装置
３８…ＣＣＤ
４４…並進装置
４８…結像レンズ
５０…コードマスク製造装置
５８…位相コードマスク材料
【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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