(57)【要約】【課題】  空間光変調素子ＳＬＭと受光素子ＣＭＯＳセンサを同一のチップ上に配し、両者の位置合わせやリレーレンズ系を廃し、光学系のコストダウンとコンパクト化を図るものである。【解決手段】  レーザ光源１０１からの光束を空間光変調素子１０８に照射して光軸の周りに共通軸を有しながら分離された情報光と参照光を生成し、情報光及び参照光を対物レンズ１１６へ導いて記録媒体１１８上に集光して干渉させ、ホログラフィを利用して記録媒体１１８に情報を記録し、参照光のみを記録媒体に照射し、記録媒体１１８からの反射光を受光素子１０８に導き、情報の再生を行う光学式情報記録再生装置において、空間光変調素子と受光素子が同一基板に形成されている。【選択図】  図４
2007149252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源からの光束を空間光変調素子に照射して、光軸を共有する情報光と参照光を分離して生成し、前記情報光及び前記参照光を対物レンズへ導いて記録媒体上に集光して干渉させ、ホログラフィを利用して前記記録媒体に情報を記録し、前記参照光のみを前記記録媒体に照射し、前記記録媒体からの反射光を受光素子に導き、情報の再生を行う光学式情報記録再生装置において、
前記空間光変調素子と前記受光素子が、同一の基板に形成されていることを特徴とする光学式情報記録再生装置。
【請求項２】
前記空間光変調素子と前記受光素子とは、光入射方向を向いて同軸で配置されることを特徴とする請求項１記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項３】
前記空間光変調素子と前記受光素子とが形成される基板と、前記光源の間には、マスク素子が設けられ、
前記マスク素子は、情報の記録時には前記光束を透過し、情報の再生時には所定の部分を遮光することを特徴とする請求項１又は２記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項４】
前記所定の部分とは、前記受光素子の受光部分であることを特徴とする請求項３記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項５】
前記マスク素子を透過した光束を前記基板に投影するためのリレーレンズを有し、前記マスク素子は前記リレーレンズの焦点位置に配置されていることを特徴とする請求項３又は４記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項６】
前記マスク素子と前記光源との間には、コリメータが設けられていることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項７】
前記空間光変調素子と前記受光素子とが形成される基板と、前記マスク素子との間には、ビームスプリッタが配置されることを特徴とする請求項３から６のいずれか１項記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項８】
前記ビームスプリッタは、偏光ビームスプリッタであることを特徴とする請求項７記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項９】
前記マスク素子は、液晶素子であることを特徴とする請求項１から８記載の光学式情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式情報記録再生装置に関し、特に、ホログラフィを利用して情報が記録される記録媒体に対して情報を記録し、情報が記録されている記録媒体からの情報の再生を行う光学式情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、従来の同軸タイプのホログラフィックメモリ（コリニア方式）の光学系を示すブロック図である。
【０００３】
まず、図１１を用いて、記録媒体であるホログラムディスク２１６に情報を記録する場合について説明する。
【０００４】
光源の緑レーザ２０１から出射された光束はコリメータ２０２で平行光束とされ、ミラー２０３を経由し、空間光変調素子ＳＬＭ２０４を照明する。
【０００５】
図１１では、ＳＬＭとしてＤＭＤ（Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）が使用されている。
【０００６】
ＳＬＭ２０４上で「１」の情報を表す画素で反射された光は、ホログラムディスク２１６の方向へ反射され、「０」の情報を表す画素で反射された光はホログラムディスク２１６の方向へ反射されない。
【０００７】
コリニア方式のＳＬＭ２０４上には、情報光２０６を変調する部分とそれを環状に取り巻く参照光２０５を変調する部分が設けられている。
【０００８】
ＳＬＭ２０４で「１」の情報を表す画素にて反射された参照光２０５と情報光２０６は、偏光ビームスプリッタＰＢＳ２０７をＰ偏光で透過する。その後、リレーレンズ（１）２０８、ミラー２０９、リレーレンズ（２）２１０、ダイクロＢＳ２１１を経由してホログラムディスク２１６に入射する。
【０００９】
１／４波長板ＱＷＰ２１２を透過し、円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された参照光２０５と情報光２０６は、ミラー２１３で反射されて焦点距離Ｆの対物レンズ２１４に入射する。
【００１０】
二つのリレーレンズ（１）及び（２）により、ＳＬＭ２０４上に表示されたパターンは、対物レンズ２１４からＦだけ手前に中間像を形成する。
【００１１】
これにより、ＳＬＭ上のパターン像（図示せず）、対物レンズ２１４、ホログラム媒体２１６がいずれもＦの距離だけ離れて配置される、いわゆる４Ｆ光学系が構成される。
【００１２】
ホログラムディスク２１６は、ディスク状であり、スピンドルモータ２１５上に回転可能に保持されている。
【００１３】
対物レンズ２１４によって、参照光２０５と情報光２０６はディスク上の記録媒体（図示せず）に集光され、干渉して干渉縞を形成する。
【００１４】
記録媒体中の高分子材料には、この記録時の干渉縞パターンが屈折率分布として記録され、デジタル体積ホログラムが形成される。また、記録媒体中には反射膜が設けられている。
【００１５】
ホログラムの記録再生を行う緑レーザ２０１以外に、記録媒体に感光性のない赤レーザ２２０が設けられていて、上記の反射膜を基準面として、ホログラムディスク２１６の変位を高精度に検出することが可能である。
【００１６】
これにより、ホログラムディスク２１６に面ブレや偏芯が発生しても、光サーボ技術を用いてダイナミックに記録スポットを記録媒体面に追従させることが可能となり、高精度に干渉縞パターンを記録することができる。
【００１７】
以下に簡単に説明する。
【００１８】
赤レーザ２２０から出射された直線偏光光束はビームスプリッタＢＳ２２１を透過し、レンズ２２２で平行光束とされる。その後、ミラー２２３とダイクロＢＳ２１１で反射されて、ホログラムディスク２１６に入射する。
【００１９】
１／４波長板ＱＷＰ２１２を透過し、円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された光束は、ミラー２１３で反射されて対物レンズ２１４に入射する。その後、ホログラムディスク２１６上の反射面に微小な光スポットとして集光される。
【００２０】
反射された光束は逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ２１４に再入射して平行光束とされる。その後、ミラー２１３で反射されて１／４波長板ＱＷＰ２１２を透過して、往路とは垂直な直線偏光光束に変換される。
【００２１】
ダイクロＢＳ２１１で反射された光束は、往路と同様にミラー２２３、レンズ２２２を経由し、ビームスプリッタＢＳ２２１で反射されて、光検出器２２４に導かれる。
【００２２】
光検出器２２４は、複数の受光面（図示しない）を有していて、公知の方法で反射面の位置情報を検知し、それに基づいて対物レンズ２１４のフォーカスとトラッキングを行うことができる。
【００２３】
次に、上記光学系を用いて、記録媒体であるホログラムディスク２１６から記録情報の再生を行う場合について説明する。
【００２４】
光源の緑レーザ２０１から出射された光束は記録時と同様に、空間光変調素子ＳＬＭ２０４を照明する。再生時は、ＳＬＭ２０４上の参照光２０５を変調する部分のみが「１」の情報を表示し、情報光２０６を変調する部分はすべて「０」の情報を表示する。
【００２５】
したがって、参照光の部分の画素で反射された光だけが、ホログラム２１６の方向へ反射され、情報光はホログラム２１６の方向へ反射されない。
【００２６】
記録時と同様に参照光２０５は、円偏光（例えば、右回りの円偏光）となってディスク上の記録媒体（図示せず）に集光され、記録された干渉縞から情報光を再生する。記録媒体中の反射膜で反射された情報光は、逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ２１４に再入射して平行光束とされ、ミラー２１３で反射されて１／４波長板ＱＷＰ２１２を透過して、往路とは垂直な直線偏光光束（Ｓ偏光）に変換される。この時、対物レンズ２１４からＦの距離に再生されたＳＬＭの表示パターンの中間像が形成される。
【００２７】
ダイクロＢＳ２１１を透過した光束は、リレーレンズ（２）２１０、ミラー２０９、リレーレンズ（１）２０８を経由して偏光ビームスプリッタＰＢＳ２０７に差し向けられる。
【００２８】
ＰＢＳで反射された光束は、リレーレンズ（２）と（１）により、空間光変調素子ＳＬＭ２０４と共役の位置にＳＬＭの表示パターンの中間像として再結像される。
【００２９】
この位置には開口２１７が予め置かれていて、情報光の周辺部にある不要な参照光が遮蔽される。そして、レンズ２１８により、再結像された中間像はＣＭＯＳセンサ２１９上に情報光の部分のみのＳＬＭ表示パターンを形成する。これにより、不要な参照光がＣＭＯＳセンサ２１９に入射しないので、Ｓ／Ｎの良い再生信号が得られる。
【非特許文献１】「ホログラフィックメモリ／ＨＶＤ（ＴＭ）を支える計測・ナノ制御技術」（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ  ｏｆ  ３５ｔｈ  Ｍｅｅｔｉｎｇｏｎ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ (ＬＳＴ３５-１２) Ｊｕｎｅ，２００５ 著者：譚  小地、堀米  秀嘉）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
以上説明したように、コリニア方式のホログラフィックメモリは、情報光と参照光とが角度を持たない同軸上の光学配置で一つの対物レンズを用いて記録再生ができるため、２軸２光束干渉方式と比較して光学系が簡単になる。
【００３１】
また、反射膜付の媒体構造により、ディスクの片面側に光学系を配置することができる。
【００３２】
しかし、２次元の空間光変調素子ＳＬＭ２０４とＣＭＯＳセンサ２１９のシフト、チルト及びローテーションを高精度に位置あわせする必要があり、コストの低下が難しかった。
【００３３】
また、光学系に使用されるリレーレンズ系は、空間光変調素子ＳＬＭ２０４のパターンをＣＭＯＳセンサ２１９上に正確に投影するために、歪曲収差や像面湾曲を低減した高価なレンズである必要があった。
【００３４】
上記の点に鑑み、本発明は、空間光変調素子ＳＬＭと受光素子ＣＭＯＳセンサを同一のチップ上に配し、両者の位置合わせや高価なリレーレンズ系を廃し、光学系のコストダウンとコンパクト化を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、レーザ光源からの光束を空間光変調素子に照射して、光軸を共有する情報光と参照光を分離して生成し、前記情報光及び前記参照光を対物レンズへ導いて記録媒体上に集光して干渉させ、ホログラフィを利用して前記記録媒体に情報を記録し、前記参照光のみを前記記録媒体に照射し、前記記録媒体からの反射光を受光素子に導き、情報の再生を行う光学式情報記録再生装置において、前記空間光変調素子と前記受光素子が、同一の基板に形成されていることを特徴とする。
【００３６】
また、本発明は、前記空間光変調素子と前記受光素子とは、光入射方向を向いて同軸で配置されることを特徴とする。
【００３７】
また、本発明は、前記空間光変調素子と前記受光素子とが形成される基板と、前記光源の間には、マスク素子が設けられ、前記マスク素子は、情報の記録時には前記光束を透過し、情報の再生時には所定の部分を遮光することを特徴とする。
【００３８】
また、本発明は、前記所定の部分とは、前記受光素子の受光部分であることを特徴とする。
【００３９】
また、本発明は、前記マスク素子を透過した光束を前記基板に投影するためのリレーレンズを有し、前記マスク素子は前記リレーレンズの焦点位置に配置されていることを特徴とする。
【００４０】
また、本発明は、前記マスク素子と前記光源との間には、コリメータが設けられていることを特徴とする。
【００４１】
また、本発明は、前記空間光変調素子と前記受光素子とが形成される基板と、前記マスク素子との間には、ビームスプリッタが配置されることを特徴とする。
【００４２】
また、本発明は、前記ビームスプリッタは、偏光ビームスプリッタであることを特徴とする。
【００４３】
また、本発明は、前記マスク素子は、液晶素子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、空間光変調素子ＳＬＭと受光素子ＣＭＯＳセンサを同一のチップ上に配しているので、両者の複雑な位置合わせ機構や高価なリレーレンズ系を廃し、光学系のコストダウンとコンパクト化を図ることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の実施の形態を説明する。
【００４６】
［実施例１］
図１−７は、本発明のコリニア方式ホログラフィックメモリ光学系の実施例１を説明するものである。
【００４７】
図１は記録時の光源から空間光変調／受光素子までの光学系を示すブロック図であり、図２は同じく記録時の空間光変調／受光素子からホログラムディスクまでの光学系を示すブロック図である。
【００４８】
図３は再生時の光学系を説明するためのブロック図である。図４は、図１の光学配置の詳細図である。図５は、本発明に用いられる光干渉式空間光変調／受光素子の断面図である。図６及び図７は、光干渉素子の分光反射率特性の一例である。
【００４９】
まず、図１、図２及び図４を用いて、記録媒体であるホログラムディスク１１８に記録を行う場合について説明する。
【００５０】
図１において、光源の緑レーザ１０１から出射された光束はコリメータ１０２で平行光束とされ、マスク素子１０３に入射する。
【００５１】
マスク素子１０３は、光束の中心部の情報光に相当する部分をマスクする。
【００５２】
マスク素子１０３は、本実施例では液晶素子であるが、中心部を遮蔽するマスクを光路に挿入しても良い。記録時には、このマスク素子１０３は機能せず、すべての光束を透過させている。
【００５３】
Ｐ偏光で偏光ビームスプリッタＰＢＳ１０４を透過した光束は、必要に応じて設けられた１／４波長板ＱＷＰ１０５を透過する。
【００５４】
その後、リレーレンズ（Ａ）１０６及びリレーレンズ（Ｂ）１０７を経由し、空間光変調素子ＳＬＭとＣＭＯＳセンサが１チップに搭載された変調／受光素子１０８を照明する。
【００５５】
ＳＬＭとして偏光状態を変化させない構成の光干渉変調素子素子の場合は、１／４波長板ＱＷＰ１０５を予め設ければよい。
【００５６】
ここで、図４を参照しながら、本発明のコリニア方式ホログラフィックメモリ光学系の詳細について説明する。
【００５７】
図４において、上記した緑レーザ１０１から変調／受光素子１０８までの光路は実線で示されている。
【００５８】
コリメータ１０２で平行光束とされた光束は、マスク素子１０３、ＰＢＳ１０４及び１／４波長板ＱＷＰ１０５を順次経由して、リレーレンズ系に入射する。
【００５９】
本実施例では、マスク素子１０３は液晶素子であり、ＰＢＳとともに入射光に対する角度依存性を有するので、この構成が消光比を向上させ良好なＳ／Ｎを得るためには好適である。
【００６０】
リレーレンズ（Ａ）１０６及び（Ｂ）１０７は、焦点距離ｆで２ｆ離間されて設けられているので、光束はリレーレンズ間で一旦結像し、再びリレーレンズ（Ｂ）１０７で平行光束とされる。変調／受光素子１０８に入射する光束は光学効率を向上させるために平行光束であることが望ましい。
【００６１】
一方、マスク素子１０３から変調／受光素子１０８までの光路は点線で示されている。コリメータ１０２の後に配置されたマスク素子１０３のマスク像は、変調／受光素子１０８上に結像されて必要な部分を遮光しなければならない。
【００６２】
マスク素子１０３はリレーレンズ（Ａ）１０６から距離ｆ離されて設けられているので、リレーレンズ（Ｂ）１０７で変調／受光素子１０８上に結像される。
【００６３】
図４には、変調／受光素子１０８の正面図が示されている。
【００６４】
変調／受光素子上には、参照光用のパターン２１と物体光用のパターン２２が同軸上に配置されている。マスク像２３は、物体光用のパターンを情報再生時に遮光する。
【００６５】
以上説明したように、本発明のコリニア方式ホログラフィックメモリ光学系は、マスク素子、ＰＢＳや変調／受光素子を透過反射する光束を平行とし、しかもマスク素子像を変調／受光素子上に結像させるものである。
【００６６】
変調／受光素子１０８については、後で詳細に説明する。
【００６７】
図２において、変調／受光素子１０８で反射され、１／４波長板ＱＷＰ１０５を透過した光束は円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換される。その後、リレーレンズ（Ａ）１０６及びリレーレンズ（Ｂ）１０７を経由し、変調／受光素子１０８に入射する。
【００６８】
ＳＬＭ上で「１（白）」の情報を表す画素で反射された光は、高い反射率でホログラムディスク１１８の方向へ反射される。「０（黒）」の情報を表す画素で反射された光は、干渉によりホログラムディスク１１８の方向へは僅かしか反射されない。
【００６９】
従来の例と同様に、コリニア方式のＳＬＭ上には、情報光１１０を変調する部分とそれを環状に取り巻く参照光１０９を変調する部分が設けられている。
【００７０】
図２において、変調／受光素子１０８で反射された光束は、逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）とされる。
【００７１】
リレーレンズ（Ｂ）１０７及びリレーレンズ（Ａ）１０６を経由した光束は、１／４波長板ＱＷＰ１０５を透過してＳ偏光に変換され、ＰＢＳ１０４で反射されてホログラムディスク１１８の方向に出射される。
【００７２】
ＳＬＭ１０８で「１（白）」の情報を表す画素にて反射された参照光１０９と情報光１１０は、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１０４で反射される。
【００７３】
その後、リレーレンズ（１）１１１、ミラー１１２、リレーレンズ（２）１１３、ダイクロＢＳ１１４を経由してホログラムディスク１１８の方に向かう。その後、ミラー１１５で反射されて焦点距離Ｆの対物レンズ１１６に入射する。
【００７４】
二つのリレーレンズ（１）及び（２）により、ＳＬＭ１０８上に表示されたパターンは、対物レンズ１１６からＦだけ手前に中間像を形成する。
【００７５】
これにより、ＳＬＭ上のパターン像（図示せず）、対物レンズ１１６、ホログラム媒体１１８がいずれもＦの距離だけ離れて配置される、いわゆる４Ｆ光学系が構成される。
【００７６】
ホログラムディスク１１８は、ディスク状であり、スピンドルモータ１１７上に回転可能に保持されている。対物レンズ１１６によって、参照光１０９と情報光１１０はディスク上の記録媒体（図示せず）に集光され、干渉して干渉縞を形成する。
【００７７】
記録媒体中の高分子材料には、この記録時の干渉縞パターンが屈折率分布として記録され、デジタル体積ホログラムが形成される。また、記録媒体中には反射膜が設けられている。
【００７８】
従来例と同様に、ホログラムの記録再生を行う緑レーザ１０１以外に、記録媒体に感光性のない赤レーザ１１９が設けられている。
【００７９】
これにより、上記の反射膜を基準面として、ホログラムディスク１１８の変位を高精度に検出することが可能である。
【００８０】
これより、ホログラムディスク１１８に面ブレや偏芯が発生しても、光サーボ技術を用いてダイナミックに記録スポットを記録媒体面に追従させることが可能となり、高精度に干渉縞パターンを記録することができる。
【００８１】
赤レーザ１１９から出射された光束はビームスプリッタＢＳ１２０を透過し、レンズ１２１で平行光束とされ、ミラー１２２とダイクロＢＳ１１４で反射されて、ホログラムディスク１１８に入射する。
【００８２】
その後、ミラー１１５で反射されて対物レンズ１１６に入射してホログラムディスク１１８上の反射面に微小な光スポットとして集光される。
【００８３】
反射された光束は、対物レンズ１１６に再入射して平行光束とされる。その後、ミラー１１５、ダイクロＢＳ１１４で順次反射された光束は、往路と同様にミラー１２２、レンズ１２１を経由し、ビームスプリッタＢＳ１２０で一部の光束を反射されて、光検出器１２３に導かれる。
【００８４】
光検出器１２３は、複数の受光面（図示しない）を有していて、公知の方法で反射面の位置情報を検知し、それに基づいて対物レンズ１１６のフォーカスとトラッキングを行うことができる。
【００８５】
次に、図３を用いて、記録媒体であるホログラムディスク１１８から記録情報の再生を行う場合について説明する。
【００８６】
光源の緑レーザ１０１から出射された光束は記録時と同様に、空間光変調素子ＳＬＭ１０８を照明する。
【００８７】
再生時において、マスク素子１０３は、光束の中心部の情報光に相当する部分をマスクする働きを有する。
【００８８】
本実施例の液晶素子は、光束の中心部のみ偏光方向を９０°回転させてＳ偏光とし、ＰＢＳ１０４で反射させて空間光変調素子ＳＬＭ１０８に到達しないようにしている。また、中心部を遮蔽するマスクを光路に挿入しても良い。
【００８９】
二つのリレーレンズ（Ａ）及び（Ｂ）は、マスク素子１０３の像を空間光変調素子ＳＬＭ１０８上に結像させる役目を兼ねており、参照光の部分の素子のみが照明され、情報光の部分は遮光されている。
【００９０】
ＳＬＭ１０８上の参照光１０９を変調する部分のみが「１（白）」の情報を表示し、情報光１１０を変調する部分はすべて「０（黒）」の情報を表示する。
【００９１】
したがって、参照光部分の画素で反射された光だけが、ホログラムディスク１１８の方向へ反射される。情報光部分の画素の光束はホログラム１１８の方向へ反射されないばかりかもともと照明すらされないので、従来例と比較して一段とＳ／Ｎの良い情報光の再生が可能となった。
【００９２】
記録時と同様に参照光１０９は、ＰＢＳ１０４で反射され、ディスク上の記録媒体（図示せず）に集光され、記録された干渉縞から情報光を再生する。
【００９３】
記録媒体中の反射膜で反射された情報光は、対物レンズ１１６に再入射して平行光束とされ、ミラー１１５で反射される。この時、対物レンズ１１６からＦの距離に再生されたＳＬＭの表示パターンの中間像が形成される。
【００９４】
ダイクロＢＳ１１４を透過した光束は、リレーレンズ（２）１１３、ミラー１１２、リレーレンズ（１）１１１を経由して偏光ビームスプリッタＰＢＳ１０４に入射する。リレーレンズ（２）と（１）により、マスク素子１０４と共役の位置にＳＬＭの表示パターンの中間像として再結像される（図示せず）。
【００９５】
そして、この再結像された中間像は、ＰＢＳ１０４で反射され、二つのリレーレンズ（Ａ）及び（Ｂ）により、空間光変調素子／受光素子１０８上に結像される。
【００９６】
空間光変調素子／受光素子１０８の受光素子（実施例ではＣＭＯＳセンサ）部分は、情報光が照明される部分の画素間のみに配置されている。
【００９７】
マスク素子１０４の働きにより、予め不要な参照光が受光素子の形成されている情報光部分の画素間に入射しないので、Ｓ／Ｎの良い再生信号が得られる。
【００９８】
光干渉式の空間光変調／受光素子について、図５−７を用いて説明する。図５は本発明を用いた光干渉式空間光変調素子ＳＬＭと受光素子ＣＭＯＳセンサを縦に一体化にした素子の断面図（略図）である。
【００９９】
３１はＳｉ基板、３２はフォトダイオード、３３はＣＭＯＳセンサの転送トランジスタ、３４はＣＭＯＳセンサ配線、３５はＳＬＭ素子配線、３６は遮光膜、３７は光干渉ミラー（Ａ）、３８は光干渉ミラー（Ｂ）、３９は最表面保護膜、４０は層間膜、４１は支柱、である。素子間絶縁、ＣＭＯＳセンサの他のＴｒ配線、ＳＬＭの書き込み用Ｔｒ配線は省略してある。
【０１００】
本図面では、光干渉ミラー（Ａ）３７と光干渉ミラー（Ｂ）３８との間で干渉を生じさせ、その間の空間（例えば空気）を変化させることで、反射率及び透過率を変化させている。
【０１０１】
本図面構成では、縦型一体型で、ＣＭＯＳセンサで読み取る際に、透過モードも使用するため、両ミラーとも半透明である必要がある。しかし、横配置の場合には、光干渉部は透過モードでは使用する必要がないので、光干渉ミラー（Ａ）３７は半透明である必要はない。
【０１０２】
半透明のミラーは例えばＴｉを用いるが特に限定されない。半透明でない場合には、反射率の高い材料が好ましく、Ａｌ、ＡｌＳｉ、ＡｌＣｕ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ａｇ、ＰＴｒｕ、Ｎｉ、Ａｕ、ＴｉＮ等の金属膜、あるいはこれら金属の化合物膜を用いるが特に限定されない。
【０１０３】
４１は反射電極上の支柱絶縁膜で例えばシリコン窒化膜である。３９は半透過膜の保護膜で例えばシリコン酸化膜を用いる。
【０１０４】
４１、４０、３９の絶縁膜は異なる材料でも同じ材料でも良く、絶縁材料であれば電気的に問題なく、特に限定はされない。
【０１０５】
干渉部の動作について説明する。まずＴｉの光干渉ミラー（Ｂ）３８にはたとえば０Ｖのグランド電位を与える。上記したアクティブマトリクス動作により、Ｔｉの光干渉ミラー（Ａ）３７に電圧を与え、光干渉ミラー（Ａ）とＢのクーロン力によりエアギャップを調整する。
【０１０６】
図６は、
最表面保護膜３９・・・ＳｉＯ２：１０ｎｍ
光干渉ミラー（Ｂ）３８・・・Ｔｉ：５ｎｍ／Ｓｉ３Ｎ４：２０ｎｍ／ＳｉＯ２：１０ｎｍ／Ｓｉ３Ｎ４：２０ｎｍ
ギャップ４２・・・広ギャップの時、１７０ｍｎ、狭ギャップの時、１０ｎｍ
光干渉ミラー（Ａ）３７・・・Ｔｉ：１５ｎｍ（表面にＳｉＯ２：１０ｎｍ）
の層構成での広ギャップと狭ギャップとの反射率である。
【０１０７】
波長５５０ｎｍの光において、エアギャップが１７０ｎｍのときと１０ｎｍの時の反射率は、５２.５％及び１.２％である。
【０１０８】
光干渉ミラー（Ａ）３７に与える電圧により、エアギャップが１０ｎｍから１７０ｎｍへと変化させると、それに伴い反射率が大きく変化していることがわかる。
【０１０９】
この干渉作用は波長や半透過膜材料、エアギャップ厚さによりそれぞれ設計可能であり物理的な強度やコントラスト比等の特性を鑑みて必要な構成をとることが重要である。３４、３５、３６は下地配線層であり、３６は遮光膜で、入射光が下部トランジスタ領域に届かないようにするためのものである。
【０１１０】
読出しの場合には、少なくとも情報光が入射する画素は、光干渉の状態は同じ状態にして透過率を一定にしておく必要がある。
【０１１１】
エアギャップを１０ｎｍにした場合の透過率を図７に示す。この場合、透過率は２３.０％と比較的低いが、一定であることが重要で透過率の絶対値はそれほど重要ではない。一定の透過率により、情報光の白黒の強度をＣＭＯＳセンサで白黒判別が可能になる。
【０１１２】
［実施例２］
図８と図９は、本発明のコリニア方式ホログラフィックメモリ光学系の第２実施例を説明するものである。実施例１と同様の働きをするものは同一の符号を付してある。図８は、実施例２の光学配置の詳細図である。図９は、本発明に用いられる反射型液晶素子の断面図である。
【０１１３】
図８に示すように、ＳＬＭ（１２４）として偏光状態を９０°変化させる構成の反射型液晶（ＬＣＯＳ）素子の場合は、１／４波長板ＱＷＰ(１０５)は不要である。その他の光学系の詳細は、図４で説明したものと同様であるから省略する。
【０１１４】
図１−３を参照し説明する。
【０１１５】
以下の点が実施例１と異なる。光束はリレーレンズ（Ａ）１０６及びリレーレンズ（Ｂ）１０７を経由し、変調／受光素子１０８を照明する。
【０１１６】
ＳＬＭ上で「１（白）」の情報を表す画素で反射された光はＳ偏光に変換され、「０（黒）」の情報を表す画素で反射された光はＰ偏光の状態を保持する。
【０１１７】
従来例と同様に、コリニア方式のＳＬＭ上には、情報光１１０を変調する部分とそれを環状に取り巻く参照光１０９を変調する部分が設けられている。
【０１１８】
図２において、変調／受光素子１０８で反射された光束のうち、Ｓ偏光はＰＢＳ１０４で反射されてホログラムディスク１１８の方向に出射し、Ｐ偏光はＰＢＳ１０４を透過してホログラムディスク１１８の方向に向かわない。後の光学系の説明は、実施例１と同様であるから省略する。
【０１１９】
図９は本発明を用いた反射型液晶式（ＬＣＯＳタイプの）空間光変調素子ＳＬＭと受光素子ＣＭＯＳセンサを縦置きに配置した素子の断面図（略図）である。
７８は画素電極、７９は配向膜、８０は液晶、８１はＩＴＯ、８２はガラスである。
【０１２０】
例えば、配向膜は、斜方蒸着ＳｉＯ２膜、液晶は垂直液晶、画素電極は半透明膜（例えば、５０％の反射率）、８１は共通電極、とすると、「１」表示では、画素電極に電圧が印加され液晶に電界が加わり液晶分子が倒れる。
【０１２１】
「０」表示では、電界が加わらず液晶はほぼ垂直に立っている。光入射前にＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）にＳ偏光で反射されて直線偏光にして入射すると、「０」表示では、偏光方向が変わらずに画素電極で５０％の強度で反射される。再度ＰＢＳに入るが偏光が変化してないので、再度反射され、ホログラムへは到達しない。
【０１２２】
一方「１」表示の時は、画素電極での反射率は５０％であるが、９０°回転した直線偏光になるので、ＰＢＳにはＰ偏光で入り透過し、ホログラムへ書き込まれる。この際、液晶の往復でλ／２の位相が生じるような液晶と厚さを設計する。
【０１２３】
光の強度は「１」の場合でも５０％になるが、「１」「０」の判別なので十分な強度である。
【０１２４】
読み込みの場合は、偏光状態は無関係なので、液晶はどのような状態であっても構わない。
【０１２５】
［実施例３］
図１０は、本発明のコリニア方式ホログラフィックメモリ光学系の実施例３を示すブロック図ある。実施例１と同様の働きをするものは同一の符号を付してある。
【０１２６】
図１０において、上記した緑レーザ１０１から変調／受光素子１０８までの光路は実線で示されている。
【０１２７】
本実施例のリレーレンズ系は二つのリレーレンズのみで構成されている。リレーレンズ（Ａ）１０６及び（Ｂ）１０７は、焦点距離ｆで緑レーザ１０１から２ｆの距離に離されて配置される。
【０１２８】
マスク素子１０３は、緑レーザ１０１とリレーレンズ（Ａ） の中間、ＬＤからｆの距離に離されて配置される。
【０１２９】
リレーレンズ（Ａ）及び（Ｂ）は、３ｆの距離に置かれていて、ＬＤの光源像はリレーレンズ（Ａ） によって等倍結像された後、リレーレンズ（Ｂ）により平行光束とされ、ＰＢＳ１０４及び１／４波長板ＱＷＰ１０５を順次経由して、実施例１と同様の変調／受光素子１０８に入射する。
【０１３０】
本実施例においては、ＰＢＳは入射光に対する角度依存性を有するので、この構成が消光比を向上させ良好なＳ／Ｎを得るためには好適である。
【０１３１】
また、変調／受光素子１０８に入射する光束は光学効率を向上させるために平行光束であることが望ましい。
【０１３２】
一方、マスク素子１０３から変調／受光素子１０８までの光路は点線で示されている。
【０１３３】
緑レーザ１０１とリレーレンズ（Ａ）の間に配置されたマスク素子１０３のマスク像は、変調／受光素子１０８上に結像されて必要な部分をきちんと遮光しなければならない。
【０１３４】
マスク素子１０３はリレーレンズ（Ａ）１０６から距離ｆ離されて設けられているので、リレーレンズ（Ｂ）１０７で変調／受光素子１０８上に結像される。
【０１３５】
図１０には、同様に変調／受光素子１０８の正面図が示されている。
【０１３６】
変調／受光素子上には、参照光用のパターン２１と物体光用のパターン２２が同軸上に配置されている。
【０１３７】
マスク像２３は、物体光用のパターンを情報再生時に遮光する。
【０１３８】
以上説明したように、本発明のコリニア方式ホログラフィックメモリ光学系は、ＰＢＳと変調／受光素子を透過反射する光束を平行とし、しかもマスク素子像を変調／受光素子上に結像させるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
本発明は、情報光と参照光とを記録媒体上に集光して干渉させて記録し、参照光で再生する光学式情報記録再生装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】記録時の光源から空間光変調／受光素子までの光学系を示すブロック図である。
【図２】同じく記録時の空間光変調／受光素子からホログラムディスクまでの光学系を示すブロック図である。
【図３】再生時の光学系を説明するためのブロック図である。
【図４】図１の光学配置の詳細図である。
【図５】本発明に用いられる光干渉式空間光変調／受光素子の断面図である。
【図６】光干渉素子の分光反射率特性の一例である。
【図７】光干渉素子の分光反射率特性の一例である。
【図８】第２実施例の光学配置の詳細図である。
【図９】本発明に用いられる反射型液晶素子の断面図である。
【図１０】本発明のコリニア方式ホログラフィックメモリ光学系の第３実施例を示すブロック図である。
【図１１】従来の同軸タイプのホログラフィックメモリ（コリニア方式）の光学系を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１４１】
２１  参照光用パターン
２２  物体光用パターン
２３  マスク像
３１、７１  Ｓｉ基板
３２、７２  フォトダイオード
３３、７３  ＣＭＯＳセンサの転送トランジスタ
３４、７４  ＣＭＯＳセンサ配線
３５、７５  ＳＬＭ素子配線
３６、７６  遮光膜
３７  光干渉ミラー（Ａ）
３８  光干渉ミラー（Ｂ）
３９  最表面保護膜
４０  層間膜
４１  支柱
４２  ギャップ
７７  層間膜
７８  画素電極
７９  配向膜
８０  液晶
８１  ＩＴＯ
８２  ガラス
１０１  緑レーザ
１０２  コリメータ
１０３  マスク素子
１０４  ＰＢＳ
１０５  １／４波長板
１０６  リレーレンズ（Ａ）
１０７  リレーレンズ（Ｂ）
１０８、１２４  ＳＬＭ／ＣＭＯＳ
１０９  参照光
１１０  情報光
１１１  リレーレンズ（１）
１１２、１１５、１２２  ミラー
１１３  リレーレンズ（２）
１１４  ダイクロＢＳ
１１６  対物レンズ
１１７  スピンドルモータ
１１８  ホログラム
１１９  赤レーザ
１２０  ＢＳ
１２１  レンズ
１２３  光検出器
【図１】
2007149252.tif 000003
【図２】
2007149252.tif 000004
【図３】
2007149252.tif 000005
【図４】
2007149252.tif 000006
【図５】
2007149252.tif 000007
【図６】
2007149252.tif 000008
【図７】
2007149252.tif 000009
【図８】
2007149252.tif 000010
【図９】
2007149252.tif 000011
【図１０】
2007149252.tif 000012
【図１１】
2007149252.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成18年12月5日(2006.12.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
半透明のミラーは例えばＴｉを用いるが特に限定されない。半透明でない場合には、反射率の高い材料が好ましく、Ａｌ、ＡｌＳｉ、ＡｌＣｕ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｎｉ、Ａｕ、ＴｉＮ等の金属膜、あるいはこれら金属の化合物膜を用いるが特に限定されない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０５】
干渉部の動作について説明する。まずＴｉの光干渉ミラー（Ｂ）３８にはたとえば０Ｖのグランド電位を与える。上記したアクティブマトリクス動作により、Ｔｉの光干渉ミラー（Ａ）３７に電圧を与え、光干渉ミラー（Ａ）と（Ｂ）のクーロン力によりエアギャップを調整する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２１】
「０」表示では、電界が加わらず液晶はほぼ垂直に立っている。光入射前にＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）をＰ偏光で透過して直線偏光にして入射すると、「０」表示では、偏光方向が変わらずに画素電極で５０％の強度で反射される。再度ＰＢＳに入るが偏光が変化してないので、再度透過して、ホログラムへは到達しない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２２】
一方「１」表示の時は、画素電極での反射率は５０％であるが、９０°回転した直線偏光になるので、ＰＢＳにはＳ偏光で入り反射され、ホログラムへ書き込まれる。この際、液晶の往復でλ／２の位相が生じるような液晶と厚さを設計する。