(57)【要約】【課題】レーザ光を速やかに制御してホログラム記録媒体へのデータの記録を行うホログラム記録装置およびホログラム記録方法を提供する。【解決手段】信号光、参照光に区分される以前のレーザ光あるいは参照光たるレーザ光が、回折状態切換素子、光遮蔽素子を通過する。回折状態切換素子はレーザ光の回折状態を第１、第２の回折状態いずれかで切換可能で、光遮蔽素子は第１の回折状態のレーザ光を通過し、第２の回折状態のレーザ光を遮蔽する。このため、回折状態切換素子によってレーザ光の回折状態を切り換えることで、レーザ光の通過／遮蔽を速やかに切り換えることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を回折し、かつ回折状態を第１、第２の回折状態いずれかで切換可能な回折状態切換素子と、
前記回折状態切換素子で回折されたレーザ光を、前記第１の回折状態のときには通過させ、前記第２の回折状態のときには遮蔽する光遮蔽素子と、
前記光遮蔽素子から出射されたレーザ光を信号光と参照光とに分割する光分割素子と、
前記光分割素子から出射された信号光を変調する光変調素子と、
前記光変調素子から出射された信号光をホログラム記録媒体に集光させる第１の集光素子と、
前記光分割素子から出射された参照光を前記第１の集光素子で集光された信号光と略同一の箇所に集光する第２の集光素子と、を具備することを特徴とするホログラム記録装置。
【請求項２】
前記回折状態切換素子が、それぞれからの出射光の位相差を制御する第１、第２の位相制御要素を有することを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
【請求項３】
前記第１、第２の位相制御要素それぞれからの出射光が該第１、第２の位相制御要素によって回折された回折光であることを特徴とする請求項２記載のホログラム記録装置。
【請求項４】
前記第１、第２の位相制御要素それぞれが、略リボン形状であることを特徴とする請求項３記載のホログラム記録装置。
【請求項５】
前記第１、第２の位相制御要素の少なくともいずれかが、静電力によって変位することを特徴とする請求項４記載のホログラム記録装置。
【請求項６】
前記光変調素子が、入射した光の回折状態を制御して出射する回折制御素子を含むことを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
【請求項７】
前記光変調素子が液晶素子を含むことを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
【請求項８】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を信号光と参照光とに分割する光分割素子と、
前記光分割素子から出射された信号光を変調する光変調素子と、
前記光変調素子から出射された信号光をホログラム記録媒体に集光させる第１の集光素子と、
前記光分割素子から出射された参照光を回折し、かつ回折状態を第１、第２の回折状態いずれかで切換可能な回折状態切換素子と、
前記回折状態切換素子で回折された参照光を、前記第１の回折状態のときには通過させ、前記第２の回折状態のときには遮蔽する光遮蔽素子と、
前記光遮蔽素子から出射された参照光を前記第１の集光素子で集光された信号光と略同一の箇所に集光する第２の集光素子と、を具備することを特徴とするホログラム記録装置。
【請求項９】
前記回折状態切換素子が、それぞれからの出射光の位相差を制御する第１、第２の位相制御要素を有することを特徴とする請求項８記載のホログラム記録装置。
【請求項１０】
前記第１、第２の位相制御要素それぞれからの出射光が該第１、第２の位相制御要素によって回折された回折光であることを特徴とする請求項９記載のホログラム記録装置。
【請求項１１】
前記第１、第２の位相制御要素それぞれが、略リボン形状であることを特徴とする請求項１０記載のホログラム記録装置。
【請求項１２】
前記第１、第２の位相制御要素の少なくともいずれかが、静電力によって変位することを特徴とする請求項１１記載のホログラム記録装置。
【請求項１３】
前記光変調素子が、入射した光の回折状態を制御して出射する回折制御素子を含むことを特徴とする請求項８記載のホログラム記録装置。
【請求項１４】
前記光変調素子が液晶素子を含むことを特徴とする請求項８記載のホログラム記録装置。
【請求項１５】
レーザ光源から出射されたレーザ光を切換可能な第１、第２の回折状態のいずれかで回折する回折ステップと、
前記回折ステップで回折されたレーザ光が、前記第１の回折状態のときは通過させ、前記第２の回折状態のときには遮蔽する光遮蔽ステップと、
前記光遮蔽ステップでレーザ光を通過させたときに、前記光遮蔽ステップで出射された出射光を信号光と参照光とに分割する光分割ステップと、
前記光遮蔽ステップでレーザ光を通過させたときに、前記光分割ステップで出射された信号光を変調する光変調ステップと、
前記光遮蔽ステップでレーザ光を通過させたときに、前記光変調ステップで変調された信号光をホログラム記録媒体に集光させる第１の集光ステップと、
前記光遮蔽ステップでレーザ光を通過させたときに、前記光分割ステップで分割された参照光を前記第１の集光ステップで集光された信号光と略同一の箇所に集光する第２の集光ステップと、を具備することを特徴とするホログラム記録方法。
【請求項１６】
レーザ光源から出射されたレーザ光を信号光と参照光とに分割する光分割ステップと、
前記光分割ステップで分割された信号光を変調する光変調ステップと、
前記光変調ステップで変調された信号光をホログラム記録媒体に集光させる第１の集光ステップと、
前記光分割ステップで分割された参照光を切換可能な第１、第２の回折状態のいずれかで回折する回折ステップと、
前記回折ステップで回折された参照光を、前記第１の回折状態のときは通過させ、前記第２の回折状態のときには遮蔽する光遮蔽ステップと、
前記光遮蔽ステップで参照光を通過させたときに、前記参照光を前記第１の集光ステップで集光された信号光と略同一の箇所に集光する第２の集光ステップと、を具備することを特徴とするホログラム記録方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラム記録媒体にデータを記録するホログラム記録装置及びホログラム記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホログラフィーを用いてホログラム記録媒体にデータを記録するホログラム記録装置が開発されている。ホログラフィーはレーザ光を信号光と参照光に分割し、これらの干渉を利用するため、レーザ光には高い波長安定性が必要である。このため、ホログラム記録装置では、発振波長が安定な光源を用い、必要に応じて光源からのレーザ光を２次高調波発生材料に入射させることで２次高調波を発生させることで、レーザ光を短波長化して用いる場合が多い。光源からの波長が安定であれば、その２次高調波も波長が安定となるからである。例えば、ＹＡＧレーザから発した１０６４ｎｍの光を特殊処理したＬｉＮｂＯ３等に入射することにより、５３２ｎｍのレーザ光を発生させることができる。
【０００３】
なお、参照光の変調に関する技術が開示されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２５６６５４号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、２次高調波を用いて短波長化を図った場合には、光源からのレーザ光をＯＮにしても即座には２次高調波が発生せず、光源からのレーザ光をＯＦＦにしても２次高調波は即座にはＯＦＦとはならない。即ち、レーザ光のＯＮ，ＯＦＦの完全な制御が、レーザ光源単体では難しくなる。
【０００５】
一方、ホログラム記録媒体へのデータの記録に際しては、レーザ光を照射して記録を行った後、レーザ光の入射角あるいは入射位置をずらして多重記録する場合が多い。
【０００６】
ホログラム記録媒体への記録を良好に行うためには、この角度をずらす間、あるいは位置をずらす間はホログラム記録媒体にレーザ光を照射しないことが望ましい。つまりレーザ光のＯＮ，ＯＦＦを正確に制御する必要があり、上述の高調波のＯＮ、ＯＦＦ特性とは一致しない。
【０００７】
上記に鑑み、本発明はレーザ光を速やかに制御してホログラム記録媒体へのデータの記録を行うホログラム記録装置及びホログラム記録方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
Ａ．上記に鑑み本発明に係るホログラム記録装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を回折し、かつ回折状態を第１、第２の回折状態いずれかで切換可能な回折状態切換素子と、前記回折状態切換素子で回折されたレーザ光を、前記第１の回折状態のときには通過させ、前記第２の回折状態のときには遮蔽する光遮蔽素子と、前記光遮蔽素子から出射されたレーザ光を信号光と参照光とに分割する光分割素子と、前記光分割素子から出射された信号光を変調する光変調素子と、前記光変調素子から出射された信号光をホログラム記録媒体に集光させる第１の集光素子と、前記光分割素子から出射された参照光を前記第１の集光素子で集光された信号光と略同一の箇所に集光する第２の集光素子と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
レーザ光源から出射されたレーザ光が、回折状態切換素子、光遮蔽素子を通過する。回折状態切換素子はレーザ光の回折状態を第１、第２の回折状態いずれかで切換可能で、光遮蔽素子は第１の回折状態のレーザ光を通過し、第２の回折状態のレーザ光を遮蔽する。このため、回折状態切換素子によってレーザ光の回折状態を切り換えることで、レーザ光の通過／遮蔽を速やかに切り換えることができる。
（１）前記回折状態切換素子が、それぞれからの出射光の位相差を制御する第１、第２の位相制御要素を有してもよい。
【００１０】
第１、第２の位相制御要素から出射される出射光同士の位相差を制御することで、この出射光を合成した光の回折状態を制御することができる。この場合に、第３以上の位相制御要素が追加されていても差し支えない。
【００１１】
ここで、前記第１、第２の位相制御要素はある程度小さい（光の波長程度かそれよりも小さい）場合が多いので、このそれぞれからの出射光は該第１、第２の位相制御要素によって回折された回折光であるのが通例となる。
【００１２】
前記第１、第２の位相制御要素それぞれは、種々の形状を採りうるが、一例として、略リボン形状とすることができる。
【００１３】
この形状は作成及び駆動が容易である。例えば、このリボンを導電性、かつ弾力性のある材料（例えば、金属材料）で構成することで、リボンに印加した電圧に基づく静電力によって変位させ、リボンの弾力性により元の状態（形状）に復帰させることができる。このようにすることで、前記第１、第２の位相制御要素、ひいては回折状態切換素子を高速で（例えば、１μ秒程度）動作させることが可能となる。
（２）前記光変調素子には、入射した光の回折状態を制御して出射する回折制御素子や液晶素子を用いても良く、信号光の制御は種々な光変調素子を用いて行える。
【００１４】
Ｂ．本発明に係るホログラム記録装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を信号光と参照光とに分割する光分割素子と、前記光分割素子から出射された信号光を変調する光変調素子と、前記光変調素子から出射された信号光をホログラム記録媒体に集光させる第１の集光素子と、前記光分割素子から出射された参照光を回折し、かつ回折状態を第１、第２の回折状態いずれかで切換可能な回折状態切換素子と、前記回折状態切換素子で回折された参照光を、前記第１の回折状態のときには通過させ、前記第２の回折状態のときには遮蔽する光遮蔽素子と、前記光遮蔽素子から出射された参照光を前記第１の集光素子で集光された信号光と略同一の箇所に集光する第２の集光素子と、を具備することを特徴とする。
【００１５】
光分割素子から出射された参照光が、回折状態切換素子、光遮蔽素子を通過する。回折状態切換素子によって参照光の回折状態を第１、第２の回折状態いずれかで切換可能で、光遮蔽素子は第１の回折状態の参照光を通過し、第２の回折状態の参照光を遮蔽することから、回折状態切換素子によって参照光の回折状態を切り換えることで、参照光の通過／遮蔽を速やかに切り換えることができる。
（１）前記回折状態切換素子が、それぞれからの出射光の位相差を制御する第１、第２の位相制御要素を有してもよい。
【００１６】
第１、第２の位相制御要素から出射される出射光同士の位相差を制御することで、この出射光を合成した光の回折状態を制御することができる。この場合に、第３以上の位相制御要素が追加されていても差し支えない。
【００１７】
ここで、前記第１、第２の位相制御要素はある程度小さい（光の波長程度かそれよりも小さい）場合が多いので、このそれぞれからの出射光は該第１、第２の位相制御要素によって回折された回折光であるのが通例となる。
【００１８】
前記第１、第２の位相制御要素それぞれは、種々の形状を採りうるが、一例として、略リボン形状とすることができる。
【００１９】
この形状は作成及び駆動が容易である。例えば、このリボンを導電性、かつ弾力性のある材料（例えば、金属材料）で構成することで、リボンに印加した電圧に基づく静電力によって変位させ、リボンの弾力性により元の状態（形状）に復帰させることができる。このようにすることで、前記第１、第２の位相制御要素、ひいては回折状態切換素子を高速で（例えば、１μ秒程度）動作させることが可能となる。
（２）前記光変調素子は、入射した光の回折状態を制御して出射する回折制御素子や液晶素子を用いても良く、信号光の制御は種々な光変調素子を用いて行える。
【００２０】
Ｃ．本発明に係るホログラム記録方法は、レーザ光源から出射されたレーザ光を切換可能な第１、第２の回折状態のいずれかで回折する回折ステップと、前記回折ステップで回折されたレーザ光が、前記第１の回折状態のときは通過させ、前記第２の回折状態のときには遮蔽する光遮蔽ステップと、前記光遮蔽ステップでレーザ光を通過させたときに、前記光遮蔽ステップで出射された出射光を信号光と参照光とに分割する光分割ステップと、前記光遮蔽ステップでレーザ光を通過させたときに、前記光分割ステップで出射された信号光を変調する光変調ステップと、前記光遮蔽ステップでレーザ光を通過させたときに、前記光変調ステップで変調された信号光をホログラム記録媒体に集光させる第１の集光ステップと、前記光遮蔽ステップでレーザ光を通過させたときに、前記光分割ステップで分割された参照光を前記第１の集光ステップで集光された信号光と略同一の箇所に集光する第２の集光ステップと、を具備することを特徴とする。
【００２１】
レーザ光源から出射されたレーザ光が、切換可能な第１、第２の回折状態のいずれかで回折され、その後第１の回折状態のときは通過され、前記第２の回折状態のときには遮蔽される。このため、レーザ光の回折状態を切り換えることで、レーザ光の通過／遮蔽を速やかに切り換えることができる。
【００２２】
Ｄ．本発明に係るホログラム記録方法は、レーザ光源から出射されたレーザ光を信号光と参照光とに分割する光分割ステップと、前記光分割ステップで分割された信号光を変調する光変調ステップと、前記光変調ステップで変調された信号光をホログラム記録媒体に集光させる第１の集光ステップと、前記光分割ステップで分割された参照光を切換可能な第１、第２の回折状態のいずれかで回折する回折ステップと、前記回折ステップで回折された参照光を、前記第１の回折状態のときは通過させ、前記第２の回折状態のときには遮蔽する光遮蔽ステップと、前記光遮蔽ステップで参照光を通過させたときに、前記参照光を前記第１の集光ステップで集光された信号光と略同一の箇所に集光する第２の集光ステップと、を具備することを特徴とする。
【００２３】
レーザ光源から分割された参照光が、切換可能な第１、第２の回折状態のいずれかで回折され、その後第１の回折状態のときは通過され、前記第２の回折状態のときには遮蔽される。このため、参照光の回折状態を切り換えることで、レーザ光の通過／遮蔽を速やかに切り換えることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るホログラム記録装置１００を表す模式図である。
【００２５】
図１に示すように、ホログラム記録装置１００は、レーザ光源１０、一次元型ビームエキスパンダ２０，ハーフミラー３０，ミラー３１，一次元型回折制御素子４０、４０ａ，スリット素子５０、５０ａ，シリンドリカルレンズ７１、７２，凸レンズ８１〜８５から構成され、ホログラム記録媒体Ｍへの情報の記録及び再生を行う。
（一次元型回折制御素子４０、４０ａの内部構成）
まず、一次元型回折制御素子４０について説明する。
【００２６】
図２は、一次元型回折制御素子４０を上面から見た状態を表す上面図である。
また、図３，４はそれぞれ、一次元型回折制御素子４０を側面、及び正面からみた状態を表す側面図及び正面図である。なお、図３，４の（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、個別回折制御素子４１の２つの状態（ＯＦＦ、ＯＮ）を表している。また、図４ではリボン４２の動作状態を模式的に表している。
【００２７】
一次元型回折制御素子４０は、個別回折制御素子４１がＹ方向に複数配列されて構成される。個別回折制御素子４１は、入射した光を回折して回折光として出射するものであり、互いに独立して回折状態を制御できる。
【００２８】
個別回折制御素子４１は、６本のリボン４２，リボン４２と対向する絶縁膜４３及び対向電極４４を有し、基板４５上に構成される。６本のリボン４２は、１本おきに３本が上下に駆動される。リボン４２と対向電極４４との間に電圧を印加することで、この間に静電力が発生し、リボン４２が対向電極４４へと吸引される（ＯＮ状態：図４（Ｂ）、５（Ｂ）参照）。そして、リボン４２と対向電極４４との間に印加された電圧を除去すると、リボン４２の弾性力によりリボン４２は元の状態に復帰する（ＯＦＦ状態：図３（Ａ）、４（Ａ）参照）。
【００２９】
リボン４２は、例えば、幅が数μｍ、長さが１００μｍ程度、距離ｄが数百ｎｍとすることができる。このとき、リボン４２の動作時間は１μｓ程度とすることができる。
【００３０】
一次元型回折制御素子４０（個別回折制御素子４１）に対して、レーザ光が垂直に入射した場合を考える。図４（Ａ）のように、個別回折制御素子４１の６本のリボン４２が同一平面にあれば（ＯＦＦ状態）、レーザ光はそのまま垂直に反射し、０次回折光のみが発生する。一方、図４（Ｂ）のように、リボン４２が１本おきに下がっていれば（ＯＮ状態）、垂直に反射する０次回折光の他に１次回折光も発生する。なお、２次以上の回折光の強度は小さいので、無視することとする。
【００３１】
このとき、一次元型回折制御素子４０からの０次回折光と１次回折光の比率は降下したリボン４２と降下していないリボン４２の間隔ｄで決まり、間隔ｄがλ／４（λ：レーザ光の波長）であれば１次回折光のみが出射する。即ち、降下したリボン４２からの０次回折光と降下していないリボン４２からの０次回折光が、互いに打ち消しあって強度が０となり、１次回折光のみが残存することになる（前述のように２次以上の成分は無視）。
【００３２】
個別回折制御素子４１のＯＮ状態での回折光は、降下したリボン４２及び降下していないリボン４２それぞれからの互いに半波長位相がずれた回折光が混合した光である。即ち、リボン４２それぞれは、その変位によってそれぞれから回折される回折光の位相を可変できる、位相可変素子と考えることができる。
【００３３】
以上のように、一次元型回折制御素子４０を構成する個別回折制御素子４１それぞれが独立に２つの回折状態（ＯＦＦ：０次回折光のみ、ＯＮ：一次回折光のみ）をとることで、画素数（個別回折制御素子４１の個数）分のビット数のデータを表現できる。例えば、１０８８個の個別回折制御素子４１を配列することで、１０８８ビットのデータを表現できる。
【００３４】
以上、レーザ光が直入射した場合における一次元型回折制御素子４０（個別回折制御素子４１）の動作を説明したが、この動作原理は一次元型回折制御素子４０に斜めにレーザ光が入射した場合も基本的に同じである。但し、斜入射では直入射よりも光路長差が短くなるため、間隔ｄがほぼ（λ／４）／ｃｏｓθのときに１次回折光のみを出射することになる（θは一次元型回折制御素子４０に対するレーザ光の入射角）。
【００３５】
一次元型回折制御素子４０ａも一次元型回折制御素子４０と同一の構成を採ることができる。但し、一次元型回折制御素子４０が複数ビットのデータを表現することが目的なのに対して、一次元型回折制御素子４０ａは参照光の２つの回折状態を切換可能であれば足りる。
【００３６】
このため、一次元型回折制御素子４０ａでは、個別回折制御素子４１それぞれを個別にＯＮ／ＯＦＦする必要はない。即ち、個別回折制御素子４１のような互いに独立して回折状態を制御する構成を設けることなく、全体として２つの回折状態を切り換えられれば足りる。
（他の構成要素）
以下、一次元型回折制御素子４０、４０ａ以外の構成要素について説明する。
【００３７】
レーザ光源１０は、レーザ光を出射する光源である。
【００３８】
一次元型ビームエキスパンダ２０は、半楕円柱形状の凹みを有する平凹レンズ２１と楕円柱形状のシリンドリカルレンズ２２を組み合わせて構成され、入射した光のビーム径を一次元方向（Ｙ方向）に拡大する光学素子である。一次元型ビームエキスパンダ２０を通過することで、レーザ光源１０から出射したレーザ光のビーム形状は略円形から一次元型回折制御素子４０、４０ａに対応する略楕円形へと変換される。
【００３９】
ハーフミラー３０は、入射した光を２つの光に分岐する光学素子である。
【００４０】
ミラー３１は、参照光の方向を変換するための反射素子である。
【００４１】
シリンドリカルレンズ７１、７２はそれぞれ、入射した光ビームをＸ方向に集光するための光学素子である。この集光は、一次元型回折制御素子４０、４０ａのＸ方向での大きさにレーザ光を対応させるために行われる。
【００４２】
凸レンズ８１、８４はそれぞれ、一次元型回折制御素子４０、４０ａから出射した回折光の回折スペクトルを形成するための光学素子である。
【００４３】
スリット素子５０、５０ａはそれぞれ、凸レンズ８１、８４の焦点付近に配置され、一次元型回折制御素子４０、４０ａから出射した回折光の１次以上の回折光成分を除去（逆にいえば、０次の回折光成分を抽出）するための光学素子である。スリット素子５０、５０ａには、Ｙ方向に沿ったスリット５１、５１ａ（開口）が形成されている。スリット５１、５１ａがＹ方向に沿っているのは個別回折制御素子４１、４１ａの配列方向と対応したものである。スリット５１，５１ａは、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように０次回折光Ｌ０を通過させる。この一方、一次回折光Ｌ１（正負の１次回折光Ｌ＋１、Ｌ−１の双方を含む）はスリット素子５０、５０ａで遮蔽される。これは、１次回折光Ｌ１は０次回折光Ｌ１に対して角度±θ傾いて出射するからである（角度θの正負は１次回折光の正負（＋１次か−１次か）に対応する）。
【００４４】
以上のように、一次元型回折制御素子４０ａが全体として光の回折状態を０次と１次（±１次を含む）で切換制御することで、回折光のスリット５１ａの通過（０次光のとき）、遮蔽（１次光のとき）が切り換えられる。
【００４５】
凸レンズ８２は、スリット素子５０から出射した光を略平行光に変換するための光学素子である。
【００４６】
凸レンズ８３は、凸レンズ８２から出射した略平行光をホログラム記録媒体Ｍに集光するための光学素子である。
【００４７】
凸レンズ８５は、スリット素子５０ａから出射した光をホログラム記録媒体Ｍに集光するための光学素子である。凸レンズ８５から出射した光は凸レンズ８３から出射した光とホログラム記録媒体Ｍの同一箇所に照射され干渉縞（光の明暗）を形成する。
【００４８】
ホログラム記録媒体Ｍは、凸レンズ８３，８４からの出射光による干渉縞を屈折率の変化として記録する記録媒体である。ホログラム記録媒体Ｍの構成材料として、光の強度に応じて屈折率の変化が行われる材料であれば、有機材料、無機材料の別を問うことなく利用可能である。
【００４９】
無機材料として、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）のような電気光学効果によって露光量に応じ屈折率が変化するフォトリフラクティブ材料を用いることができる。
【００５０】
有機材料として、例えば、光重合型フォトポリマを用いることができる。光重合型フォトポリマは、その初期状態では、モノマがマトリクスポリマに均一に分散している。これに光が照射されると、露光部でモノマが重合する。そして、ポリマ化するにつれて周囲からモノマが移動してモノマの濃度が場所によって変化する。
【００５１】
以上のように、ホログラム記録媒体Ｍの屈折率が露光量に応じて変化することで、参照光と信号光との干渉によって生じる干渉縞を屈折率の変化としてホログラム記録媒体Ｍに記録できる。
（ホログラム記録装置１００の動作）
以下に、ホログラム記録装置１００によるホログラム記録媒体Ｍへのデータの記録につき説明する。
【００５２】
レーザ光源１０から出射したレーザ光は一次元型ビームエキスパンダ２０によってＹ方向にビーム径が拡大された後に、ハーフミラー３０によって２つの光（参照光、信号光）に区分される。
【００５３】
参照光は、凸レンズ８４を通過してホログラム記録媒体Ｍに集光される。
【００５４】
信号光は、シリンドリカルレンズ７１によってＸ方向に収束され、一次元型回折制御素子４０に入射する。既述のように、個別回折制御素子４１それぞれが独立に２つの回折状態（ＯＦＦ：０次回折光のみ、ＯＮ：一次回折光のみ）をとることで、一次元型回折制御素子４０全体で個別回折制御素子４１の個数分のビット数（例えば、個別回折制御素子４１が１０８８個の場合には、１０８８ビット）のデータを表現できる。
【００５５】
一次元型回折制御素子４０で回折された回折光は、凸レンズ８１で収束されてスリット素子５０を通過することで、２つの回折状態（ＯＦＦ，ＯＮ）に対応した２つの強度（明、暗）をとる。即ち、個別回折制御素子４１のＯＮ、ＯＦＦをビットの１，０に対応させることができる。
【００５６】
回折状態が強度に変換された回折光は、凸レンズ８２，８３を経由してホログラム記録媒体Ｍに集光される。
【００５７】
参照光は、ミラー３１で反射されて方向を変えられた後に、シリンドリカルレンズ７２によってＸ方向に収束され、一次元型回折制御素子４０ａに入射し、０次または１次の回折光として出射する。
【００５８】
即ち、リボン４２がすべて揃っている場合（以後ａｌｌ  ”０  ”と称す）では、参照光は一次元型回折制御素子４０ａからミラーのように反射される（別の言い方をすると０  次光のみが発生する）。また、リボン４２が１  本おきにλ／（４＊／ＣＯＳα）ずれている場合（以後、ａｌｌ  ”１  ”と称す。α：一次元型回折制御素子４０ａへの入射角）には、参照光は一次元型回折制御素子４０ａで反射された後は±１次光のみとなる。
【００５９】
一次元型回折制御素子４０ａで回折された０次または１次の回折光は、凸レンズ８５で収束されてスリット素子５０ａを通過することで、０次、１次の回折光に対応して、通過または遮蔽される。このように一次元型回折制御素子４０ａとスリット素子５０ａの組み合わせて一次元型回折制御素子４０ａをａｌｌ  ”０  ”あるいはａｌｌ  ”１  ”にすることにより、参照光のＯＮ、ＯＦＦを行うことができる。
【００６０】
その後、参照光は凸レンズ８５を経由してホログラム記録媒体Ｍに集光される。
【００６１】
このときに参照光と信号光がホログラム記録媒体Ｍの略同一箇所に集光されることから、ホログラム記録媒体Ｍに干渉縞が形成され、干渉縞に対応してホログラム記録媒体Ｍの屈折率が変化する。
【００６２】
以上のように、一次元型回折制御素子４０の個別回折制御素子４１それぞれの２値状態に対応してホログラム記録媒体Ｍの屈折率分布が形成され、ホログラム記録媒体Ｍへのデータの記録が可能となる。例えば、個別回折制御素子４１が１０８８個の場合には、一次元型回折制御素子４０を用いてホログラム記録媒体Ｍを一回露光することで、１０８８ビットのデータが記録される。
【００６３】
また、一次元型回折制御素子４０ａによって光の回折状態を制御することで、参照光のＯＮ／ＯＦＦを行うことができる。
【００６４】
参照光と信号光の集光箇所や入射方向をずらしてホログラム記録媒体Ｍ上への露光を複数回行うことで、個別回折制御素子４１の個数の複数倍のビット数のデータをホログラム記録媒体Ｍに記録できる。即ち、個別回折制御素子４１のＯＮ、ＯＦＦ個別回折制御素子４１の個数をｎ、露光回数をｍとすると、ホログラム記録媒体Ｍにｎ・ｍビットのデータを記録できる。
（第２の実施形態）
図６は本発明の第二の実施形態に係るホログラム記録装置２００を表す模式図である。
【００６５】
図６に示すように、ホログラム記録装置２００は、レーザ光源１０、二次元型ビームエキスパンダ２２０，ハーフミラー３０，液晶表示素子２４０，スリット素子５０ａ，シリンドリカルレンズ７２，凸レンズ８４，８５から構成され、ホログラム記録媒体Ｍへの情報の記録及び再生を行う。
【００６６】
基本的には、ホログラム記録装置１００の一次元型回折制御素子４０、凸レンズ８１，８２，スリット素子５０，に換えて、液晶表示素子２４０を用い、２次元的に光の変調を行うことで、一度に記録できる情報量を増大させることができる。
【００６７】
液晶表示素子２４０を用いたことに伴って、一次元型ビームエキスパンダ２０に換えて通常の凹レンズ２２１と凸レンズ２２２とを組み合わせた二次元型ビームエキスパンダ２２０が配置されている。
【００６８】
二次元型ビームエキスパンダ２２０に変更したのは、液晶表示素子２４０の全画素にレーザーが照射されるようにするためである。
【００６９】
ホログラム記録装置２００の基本的な動作は、ホログラム記録装置１００と本質的に異なる訳ではないので、説明を省略する。
（第３の実施形態）
図７は本発明の第３の実施形態に係るホログラム記録装置３００を表す模式図である。
【００７０】
図７に示すように、ホログラム記録装置３００は、レーザ光源１０、一次元型ビームエキスパンダ２０，ハーフミラー３０，一次元型回折制御素子４０、４０ａ，スリット素子５０、５０ａ，シリンドリカルレンズ７１、７２，凸レンズ８１〜８４，２８５，２８６から構成され、ホログラム記録媒体Ｍへの情報の記録及び再生を行う。
【００７１】
本実施形態では、シリンドリカルレンズ７２、一次元型回折制御素子４０ａ、凸レンズ８４，スリット素子５０ａがハーフミラー３０の前に配置されている。
凸レンズ２８５は、スリット素子５０ａを通過したレーザ光を平行光に変換する。凸レンズ２８６は、ハーフミラー３０で分割されたレーザ光（参照光）をホログラム記録媒体Ｍに集光する。
【００７２】
本実施形態では、ハーフミラー３０でレーザ光を信号光、参照光に分割する前に一次元型回折制御素子４０ａ、スリット素子５０ａの組み合わせでレーザ光をＯＮ／ＯＦＦする。
【００７３】
具体的には一次元型回折制御素子４０ａがａｌｌ”０  ”の場合には、スリット素子５０ａで回折されたレーザ光は凸レンズ８４で絞られた後、スリット素子５０ａを通り抜ける。その後、広がったレーザ光は凸レンズ２８５によって平行光になり、ハーフミラー３０に照射される。一次元型回折制御素子４０ａが、ａｌｌ  ”０  ”の場合、スリット素子５０ａで回折されたレーザ光は±１次光のみとなり、スリット素子５０ａで遮られる。
【００７４】
本実施形態では、第１、第２の実施形態と異なり、信号光のみをホログラム記録媒体Ｍに照射することはできないが、ホログラフィーの記録／再生において信号光のみを照射することはないから実用上支障はない。
【００７５】
ホログラム記録装置３００の基本的な動作は、ホログラム記録装置１００と本質的に異なる訳ではないので、説明を省略する。
（その他の実施形態）
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張、変更可能であり、拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７６】
例えば、一次元型回折制御素子に換えて、回折状態を制御可能な回折格子一般を用いることができる。
【００７７】
回折格子として、リボンから回折される回折光それぞれに位相差を付与する位相差方式以外の種々の回折格子を用いることができる。例えば、デフォーマブルミラーを用いることができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればレーザ光を速やかに制御してホログラム記録媒体へのデータの記録を行うホログラム記録装置及びホログラム記録方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るホログラム記録装置を表す模式図である。
【図２】図１に示す一次元型回折制御素子を上面から見た状態を表す上面図である。
【図３】図１に示す一次元型回折制御素子を側面から見た状態を表す上面図である。
【図４】図１に示す一次元型回折制御素子を正面から見た状態を表す正面図である。
【図５】一次元型回折制御素子からの０次回折光が通過し、１次回折光がスリット素子により遮断されている状態を表した模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るホログラム記録装置を表す模式図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るホログラム記録装置を表す模式図である。
【符号の説明】
１００  ホログラム記録装置
１０  レーザ光源
２０  一次元型ビームエキスパンダ
２１  平凹レンズ
２２  シリンドリカルレンズ
３０  ハーフミラー
３１  ミラー
４０、４０ａ  一次元型回折制御素子
４１  個別回折制御素子
４２  リボン
４３  絶縁膜
４４  対向電極
４５  基板
５０、５０ａ  スリット素子
５１，５１ａ  スリット
６０  一次元型受光素子
７１、７２  シリンドリカルレンズ
８１〜８５  凸レンズ
【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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