(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光から、信号光形成用の空間光変調器を含む共通の光形成光学系によって、光軸を有する一光束の平行光中の、前記光軸に垂直な一方向に隣接する一部断面領域および他部断面領域を占める信号光および参照光を形成し、その信号光および参照光を、共通の結像光学系によってフーリエ変換して、同時に光記録媒体に照射して、その光記録媒体中に前記信号光の画像エッジ部分をホログラムとして記録する光記録方法。
【請求項２】
光源からの光を、コリメートレンズを透過させて、光軸を有する一光束の平行光に変換し、その平行光の全部の断面領域、またはその平行光中の一部断面領域を、信号光形成用の空間光変調器を通過させて、前記平行光中の前記光軸に垂直な一方向に隣接する一部断面領域および他部断面領域を占める信号光および参照光を形成し、その信号光および参照光を、共通の結像光学系によってフーリエ変換して、同時に光記録媒体に照射して、その光記録媒体中に前記信号光の画像エッジ部分をホログラムとして記録する光記録方法。
【請求項３】
請求項１または２の光記録方法において、
前記信号光は、前記平行光中の前記一部断面領域を前記空間光変調器の一部領域で変調したものとし、前記参照光は、前記平行光中の前記他部断面領域を前記空間光変調器の他の一部領域を透過させたものとすることを特徴とする光記録方法。
【請求項４】
請求項１または２の光記録方法において、
前記信号光は、前記平行光中の前記一部断面領域を前記空間光変調器で変調したものとし、前記参照光は、前記平行光中の前記他部断面領域を前記空間光変調器の近傍領域を通過させたものとすることを特徴とする光記録方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの光記録方法において、
前記信号光を、光強度によって二値にコード化された画像とすることを特徴とする光記録方法。
【請求項６】
請求項５の光記録方法において、
前記二値にコード化された画像のエッジ部分にデータ情報を持たせることを特徴とする光記録方法。
【請求項７】
コヒーレント光を発する光源と、
信号光形成用の空間光変調器を含み、前記光源からの光から、光軸を有する一光束の平行光中の、前記光軸に垂直な一方向に隣接する一部断面領域および他部断面領域を占める信号光および参照光を形成する光形成光学系と、
前記信号光および前記参照光を、それぞれフーリエ変換して同時に光記録媒体に照射する、前記信号光と前記参照光に共通の結像光学系と、
を備える光記録装置。
【請求項８】
コヒーレント光を発する光源と、
この光源からの光を、光軸を有する一光束の平行光に変換するコリメートレンズと、
信号光形成用の空間光変調器を含み、前記平行光の全部の断面領域、または前記平行光中の一部断面領域を、前記空間光変調器を通過させることによって、前記平行光中の前記光軸に垂直な一方向に隣接する一部断面領域および他部断面領域を占める信号光および参照光を形成する光形成光学系と、
前記信号光および前記参照光を、それぞれフーリエ変換して同時に光記録媒体に照射する、前記信号光と前記参照光に共通の結像光学系と、
を備える光記録装置。
【請求項９】
請求項７または８の光記録装置において、
前記信号光は、前記平行光中の前記一部断面領域を前記空間光変調器の一部領域で変調したものとし、前記参照光は、前記平行光中の前記他部断面領域を前記空間光変調器の他の一部領域を透過させたものとすることを特徴とする光記録装置。
【請求項１０】
請求項７または８の光記録装置において、
前記信号光は、前記平行光中の前記一部断面領域を前記空間光変調器で変調したものとし、前記参照光は、前記平行光中の前記他部断面領域を前記空間光変調器の近傍領域を通過させたものとすることを特徴とする光記録装置。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれかの光記録装置において、
前記信号光を、光強度によって二値にコード化された画像とすることを特徴とする光記録装置。
【請求項１２】
請求項１１の光記録装置において、
前記二値にコード化された画像のエッジ部分にデータ情報を持たせることを特徴とする光記録装置。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれかの光記録装置において、
前記空間光変調器が液晶空間光変調器であることを特徴とする光記録装置。
【請求項１４】
信号光形成用の空間光変調器を含む共通の光形成光学系によって、光軸を有する一光束の平行光中の、前記光軸に垂直な一方向に隣接する一部断面領域および他部断面領域を占める信号光および参照光として形成され、かつ共通の結像光学系によってフーリエ変換された信号光および参照光が、同時に照射されることによって、前記信号光の画像エッジ部分がホログラムとして記録された光記録媒体から、前記ホログラムを、前記参照光と同じ波面を有する読み出し光によって読み出して、前記信号光の画像エッジ部分を有する回折光を得、そのエッジ部分からデータを読み取る光読み取り方法。
【請求項１５】
請求項１４の光読み取り方法において、
前記読み出し光をフーリエ変換して、前記ホログラムに照射することを特徴とする光読み取り方法。
【請求項１６】
請求項１４または１５の光読み取り方法において、
前記回折光をフーリエ変換して、前記データを読み取ることを特徴とする光読み取り方法。
【請求項１７】
信号光形成用の空間光変調器を含む共通の光形成光学系によって、光軸を有する一光束の平行光中の、前記光軸に垂直な一方向に隣接する一部断面領域および他部断面領域を占める信号光および参照光として形成され、かつ共通の結像光学系によってフーリエ変換された信号光および参照光が、同時に照射されることによって、前記信号光の画像エッジ部分がホログラムとして記録された光記録媒体に、前記参照光と同じ波面を有する読み出し光を照射して、前記光記録媒体に記録されたホログラムを読み出す読み出し光光学系と、
前記ホログラムからの回折光の波面を検出してデータ情報を読み取る光検出器と、
を備える光読み取り装置。
【請求項１８】
請求項１７の光読み取り装置において、
光源からの光を、光軸を有する一光束の平行光に変換するコリメートレンズと、その平行光の光路上に設けられた空間光変調器とを備え、
この空間光変調器の一部領域を遮光して、前記平行光中の一部断面領域を、前記空間光変調器の前記遮光された一部領域に照射し、前記読み出し光は、前記平行光中の、前記光軸に垂直な一方向において前記一部断面領域と隣接する他部断面領域を、前記空間光変調器の遮光されていない他の一部領域を透過させたものとすることを特徴とする光読み取り装置。
【請求項１９】
請求項１７または１８の光読み取り装置において、
前記読み出し光をフーリエ変換して、前記ホログラムに照射することを特徴とする光読み取り装置。
【請求項２０】
請求項１７〜１９のいずれかの光読み取り装置において、
前記回折光をフーリエ変換して、前記光検出器に入射させることを特徴とする光読み取り装置。
【請求項２１】
信号光形成用の空間光変調器を含む共通の光形成光学系によって、光軸を有する一光束の平行光中の、前記光軸に垂直な一方向に隣接する一部断面領域および他部断面領域を占める信号光および参照光として形成され、かつ共通の結像光学系によってフーリエ変換された信号光および参照光が、同時に照射されることによって、前記信号光の画像エッジ部分がホログラムとして記録された光記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、データ情報を光記録媒体に記録し、光記録媒体から読み出す方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
相変化型や光磁気型など、書き換え可能な光ディスク装置は、すでに広く普及している。これらの光ディスク装置は、一般の磁気ディスク装置に比べれば、記録密度は一桁以上高いが、画像情報のデジタル記録には、いまだ十分ではない。記録密度を高めるためには、ビームスポット径を小さくして隣接トラックまたは隣接ビットとの距離を短くするなどの必要がある。
【０００３】
このような技術の開発によって実用化されているものに、ＤＶＤ−ＲＯＭがある。ＤＶＤ−ＲＯＭは、直径１２ｃｍのディスクに片面で４．７ＧＢｙｔｅのデータをできる。書き込み・消去が可能なＤＶＤ−ＲＡＭは、相変化方式によって、直径１２ｃｍのディスクに両面で５．２ＧＢｙｔｅの高密度記録が可能である。これは、読み出し専用であるＣＤ−ＲＯＭの７倍以上、フロッピーディスクの３６００枚以上、に相当する。
【０００４】
このように光ディスクの高密度化は年々進んでいる。しかしその一方で、上記の光ディスクは面内にデータを記録するため、その記録密度は光の回折限界に制限され、高密度記録の物理的限界と言われる５Ｇｂｉｔ／ｃｍ2に近づいている。したがって、更なる大容量化のためには、奥行き方向も含めた３次元（体積型）記録が必要となる。
【０００５】
体積型の光記録媒体の材料としては、フォトリフラクティブ材料が挙げられる。この材料は、比較的弱い光を吸収して屈折率変化を生じるため、光誘起屈折率変化による情報記録が可能である。このため、大容量化が可能な体積多重ホログラム記録に用いることができる。
【０００６】
図１２（Ａ）に、ＳＣＩＥＮＣＥ，ＶＯＬ．２６５，ｐ７４９（１９９４）に記載されている、デジタルホログラムメモリの記録再生方法ないし光学系を示す。
【０００７】
この方法では、ホログラム記録媒体５にＬｉＮｂＯ3を用い、光源１０からのレーザ光を、ビームスプリッタ２５によって２つの光波に分け、ビームスプリッタ２５を透過したレーザ光を、レンズ２１，２２によって口径の広い平行光にして、空間光変調器３０に入射させる。
【０００８】
空間光変調器３０はコンピュータ４０によって制御し、空間光変調器３０を通過した光として、２次元強度分布を有する信号光１を得る。この信号光１は、レンズ２３によってフーリエ変換して、ホログラム記録媒体５上に集光させる。
【０００９】
一方、ビームスプリッタ２５で反射したレーザ光を、ミラー２６，２７で反射させて参照光２を得、この参照光２をホログラム記録媒体５に入射させる。このように信号光１と参照光２を同時にホログラム記録媒体５に照射することによって、ホログラム記録媒体５中にホログラムを記録する。
【００１０】
ホログラム読み出し時には、上記のようにして得られる参照光２のみを、読み出し光３としてホログラム記録媒体５に照射する。これによって、読み出し光３は、あたかも信号光１がホログラム記録媒体５を通過したかのように信号光１の光路上に回折される。その回折光４を、レンズ２４によってカメラ６０上に結像させる。
【００１１】
この方法では、データ入力には空間光変調器３０を用い、ビットデータの表示には微分コード法を用いている。微分コード法では、図１２（Ｂ）に示すように、２画素をペアとして用い、例えば、データ「０」を「暗明」で、データ「１」を「明暗」で表す。
【００１２】
このような微分コード法を用いれば、明暗の数は常に同じであるので、空間光変調器３０を通過した物体光の光量も一定となる。そのため、各ページごとに参照光２の強度を調整する必要がない。また、ホログラムの再生では光量むらが発生しやすく、白黒レベルの区切りを一様につけるのは難しいが、微分コード法によれば、エッジを読むだけでよく、ノイズにも強い。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の方法には、以下に示すような問題がある。
【００１４】
通常、ホログラムを記録するには、データ情報を有する信号光と、これと干渉する参照光が必要である。これら２光波は、ホログラム媒体中で干渉しなければならないため、これら２光波を同一のレーザ光源から分離して生成し、かつ、これら２光波の光路差をレーザの可干渉距離以内にする必要がある。しかし、実用上、光源にはレーザダイオードを用いることが考えられるが、レーザダイオードの可干渉距離は非常に短いため、光学系のアライメントに非常に高い精度が要求される。
【００１５】
さらに、信号光と参照光をホログラム媒体中で交差させる必要があるが、信号光をレンズによって集光したフーリエ変換ホログラムを記録する場合には、信号光のスポットがホログラム媒体中で非常に小さくなるため、参照光をこれに合わせるのは非常に難しい。
【００１６】
また、信号光と参照光はそれぞれ独立な光路を通過するため、それぞれが外光や光学系などのノイズの影響を受けて、再生画像が劣化するという問題もある。さらに、信号光と参照光にそれぞれ独立な光路を必要とするので、システムをコンパクトにできない。
【００１７】
また、従来の方法では、図１２（Ｂ）に示した微分コード法によってデータのエッジを読み取る。しかし、微分コード法は、２画素によって１ビットのデータを表示するため、画素の利用効率が０．５と低い。そのため、１ページに記録できるデータ密度が低下するという問題がある。
【００１８】
さらに、微分コード法では、ホログラム再生像をＣＣＤなどの２次元受光素子で取り込んで、シリアルな電気信号に変換した後、電気的にエッジを読み取ってビットデータに変換するため、処理に時間がかかり、転送速度が低下するという問題もある。すなわち、ホログラムからは複数のビット情報を並列に読み取れても、電気的なデータ処理はシリアルに行うため、結果的に速い転送速度が達成できない。
【００１９】
そこで、この発明は、データ情報をホログラムとして記録する方法において、光学系を簡単かつ小型で、アライメント調整も不要なものとすることができるとともに、高密度記録が可能となり、再生時には高速転送が可能となるようにしたものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
この発明の光記録方法では、
光源からの光から、信号光形成用の空間光変調器を含む共通の光形成光学系によって、光軸を有する一光束の平行光中の、前記光軸に垂直な一方向に隣接する一部断面領域および他部断面領域を占める信号光および参照光を形成し、その信号光および参照光を、共通の結像光学系によってフーリエ変換して、同時に光記録媒体に照射して、その光記録媒体中に前記信号光の画像エッジ部分をホログラムとして記録する。
【００２１】
この発明の光読み取り方法では、
信号光形成用の空間光変調器を含む共通の光形成光学系によって、光軸を有する一光束の平行光中の、前記光軸に垂直な一方向に隣接する一部断面領域および他部断面領域を占める信号光および参照光として形成され、かつ共通の結像光学系によってフーリエ変換された信号光および参照光が、同時に照射されることによって、前記信号光の画像エッジ部分がホログラムとして記録された光記録媒体から、前記ホログラムを、前記参照光と同じ波面を有する読み出し光によって読み出して、前記信号光の画像エッジ部分を有する回折光を得、そのエッジ部分からデータを読み取る。
【００２２】
【作用】
この発明の光記録方法で用いる光記録媒体としては、ホログラムを記録できるものであれば、どのようなものでもよいが、特にフォトリフラクティブ材料が好適である。フォトリフラクティブ材料は、（１）数ｍＷ程度の低いレーザ光パワーで、Δｎ＝１０-6〜１０-2というような大きな非線形屈折率変化が得られる、（２）可視光波長域から近赤外波長域にかけて非共鳴的に感度があるため、光吸収による損失が少ない、（３）メモリ効果がある、などの理由により、書き換え可能なホログラムメモリ用の材料として注目されている。
【００２３】
フォトリフラクティブ効果を発現するには、第１に、不純物や欠陥に起因する準位が存在することが必要である。これをＰＲ中心という。ＰＲ中心は、光によってイオン化され、自由キャリア（電子または正孔）を放出する。この自由キャリアは、拡散や電場によるドリフトなどによって物質中を移動した後、イオン化されたＰＲ中心と再結合し、結果的に電荷が移動したことになる。照射する光が空間的に不均一であれば、物質中に空間電荷分布、したがって電場分布を生じる。ここで、第２の条件として、フォトリフラクティブ物質が電気光学効果を持てば、内部の電場分布による屈折率変化を生じることになる。
【００２４】
以上のように、フォトリフラクティブ効果を発現するのに本質的な素過程は、（１）光励起によるキャリアの生成、（２）キャリアの輸送、（３）空間電場の形成、（４）電気光学効果による屈折率の変化、の４つである。
【００２５】
この過程を、図９を用いて示す。まず、フォトリフラクティブ材料にコヒーレントな２光波を照射して、干渉縞Ｉ（ｘ）を形成する。光強度の強い場所では、ドナー準位の電子が伝導帯に励起され、拡散またはドリフトにより移動して、光強度の弱い場所に捕獲される。したがって、光強度の強い場所ではプラス電荷が残り、弱い場所ではマイナス電荷が溜まって、電荷分布ρ（ｘ）が形成され、静電場Ｅ（ｘ）を生じる。そして、この静電場Ｅ（ｘ）による電気光学効果の結果として、屈折率変化Δｎ（ｘ）を生じる。この屈折率変化Δｎ（ｘ）の周期は、干渉縞Ｉ（ｘ）の周期と同じであり、この屈折率格子は、ホログラム回折格子として作用する。
【００２６】
図９は拡散によって電荷が移動する場合を示したものであるが、光の分布と電場の分布では９０°位相がずれていることがわかる。外部電場が印加されていたり、光起電力効果があると、この位相ずれは９０°ではなくなる。
【００２７】
ホログラフィは、ホログラムを記録する段階と、再生する段階に分けられる。記録段階では、図１０（Ａ）に示すように、情報を有する信号光（Ｅｐ）１と参照光（Ｅｆ）２とを、ホログラム記録媒体５に同時に照射して、ホログラム記録媒体５中に両者の干渉縞を記録する。このときの透過率Ｔは、
Ｔ〜（Ａｐ＋Ａｆ）（Ａｐ*＋Ａｆ*）
＝｜Ａｐ｜2＋｜Ａｆ｜2＋ＡｐＡｆ*＋ＡｆＡｐ*  …（１）
で表される。ただし、Ａｐ，Ａｆは、それぞれ光波Ｅｐ，Ｅｆのｚ＝０の面での複素振幅である。
【００２８】
再生段階では、図１０（Ｂ）に示すように、記録時の参照光（Ｅｆ）２と同じ読み出し光（Ｅｆ）３を、ホログラム記録媒体５に照射する。このとき、ホログラム記録媒体５の右方向に回折される光波（Ｅｃ）４の電界Ａｃは、
0003760965.tif 000002
で与えられ、第２項のみがＢｒａｇｇの条件を満たす。第２項は、
Ａｃ〜｜Ａｆ｜2Ａｐ                            …（３）
であり、位相因子ｅｘｐ［−ｉ（ｋｐ）・ｒ］を有し、ｚ＞０で信号光（Ｅｐ）１と同じ波面を持つことになる。
【００２９】
発明者は、実験研究の結果、記録時の信号光と参照光のなす角度が非常に小さい場合、特に、一本の平行光をほぼ全面に渡って空間光変調器に照射し、空間光変調器によって入射平行光の一部の領域を変調したときの、その変調された部分の透過光を信号光とし、変調されない部分の透過光を参照光とした場合には、記録されたホログラムを読み出したとき、信号光の２次元強度分布（画像）のエッジ（輪郭、境界）が強調された回折光が得られることを見出した。
【００３０】
これは、以下のように説明することができる。２光波のなす角度が小さく、かつ、どちらか一方、または両方の光波がレンズで集光されている場合、２光波の干渉領域は小さいにもかかわらず、光記録媒体中に形成される干渉縞の間隔が広くなり、２光波が干渉する領域に十分な本数の回折格子が記録されないという現象を生じる。そのため、信号光の強度分布の変化がないところでは、ホログラム回折に十分な記録が行われない。
【００３１】
しかし、信号光の強度分布の変化があるところ、すなわち画像のエッジ部分では、光波の回折現象によって信号光と参照光のなす角度が大きくなり、光記録媒体中に形成される干渉縞の間隔が狭くなる。そのため、２光波が干渉する領域に十分な本数の回折格子が記録され、信号光のエッジ部分のみがホログラムとして記録される。
【００３２】
信号光と参照光のなす角度をθ、光記録媒体の屈折率をｎ、２光波の波長をλとすると、２光波による干渉縞の間隔、すなわち回折格子の格子間隔Λは、
Λ＝λ／２ｎ・sin〔（1/２)sin-1｛（1/ｎ)sinθ｝〕  …（４）
で与えられる。
【００３３】
この式から、信号光の非エッジ部分で回折しない透過光成分と参照光とによって形成される格子間隔を見積もることができる。例えば、屈折率ｎ＝１．５、波長λ＝５００ｎｍを仮定して、光軸に対して垂直な方向に２ｃｍ離れた点光源の信号光と参照光を、ともに焦点距離３０ｃｍのレンズで結像させた場合の、２光波が形成する格子間隔を計算すると、およそ１５μｍとなる。２光波の干渉領域が〜１００μｍφであれば、その領域内に形成される回折格子は高々数本であり、強い回折光を得るには十分ではない。このため、信号光のエッジ以外の領域ではホログラム記録が十分に行われないと考えられる。
【００３４】
さらに、光記録媒体としてフォトリフラクティブ材料を用いることによって、上記の輪郭強調の効果を増強することができる。図１１は、フォトリフラクティブ材料の最も一般的な、ホログラム回折効率の格子間隔依存性を示す。材料によって多少の違いはあるものの、格子間隔が数μｍで高い回折効率を示し、それ以上の格子間隔では回折効率が低くなる。これは、フォトリフラクティブ媒体中に形成される内部電場の強さが格子間隔に依存することによる。
【００３５】
したがって、信号光の強度分布の変化がないところでは、信号光と参照光のなす角度が小さく、格子間隔は広いままであるので、ホログラム回折光強度が低くなる。これに対して、信号光の強度分布の変化があるところ、すなわち画像のエッジ部分では、エッジ部分での回折によって入射角度が変わるため、格子間隔が狭くなって、ホログラム回折光強度が高くなる。このため、信号光のエッジ部分が強調されたホログラム回折光が得られることになる。
【００３６】
この点に着目して、上述したように、この発明の光記録方法では、光源からの光から、信号光形成用の空間光変調器を含む共通の光形成光学系によって、光軸を有する一光束の平行光中の、前記光軸に垂直な一方向に隣接する一部断面領域および他部断面領域を占める信号光および参照光を形成し、その信号光および参照光を、共通の結像光学系によってフーリエ変換して、同時に光記録媒体に照射して、その光記録媒体中に前記信号光の画像エッジ部分をホログラムとして記録する。
【００３７】
したがって、この発明の光記録方法によれば、特別な処理を必要としないで、信号光の画像エッジ部分を強調してホログラム記録することができる。
【００３８】
また、上記の点に着目して、上述したように、この発明の光読み取り方法では、信号光形成用の空間光変調器を含む共通の光形成光学系によって、光軸を有する一光束の平行光中の、前記光軸に垂直な一方向に隣接する一部断面領域および他部断面領域を占める信号光および参照光として形成され、かつ共通の結像光学系によってフーリエ変換された信号光および参照光が、同時に照射されることによって、前記信号光の画像エッジ部分がホログラムとして記録された光記録媒体から、前記ホログラムを、前記参照光と同じ波面を有する読み出し光によって読み出して、前記信号光の画像エッジ部分を有する回折光を得、そのエッジ部分からデータを読み取る。
【００３９】
したがって、この発明の光読み取り方法によれば、特別な処理を必要としないで、信号光の画像エッジ部分が強調された再生像を得ることができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
〔光記録方法および光記録装置の実施形態〕
図１は、この発明の光記録方法および光記録装置の一実施形態を示す。光源１０は、ホログラム記録媒体５に感度のある波長のコヒーレント光を発するものであればよい。図の例は、アルゴンイオンレーザの発振線５１５ｎｍを用いた場合である。
【００４１】
この光源１０から出射したレーザ光を、２つのレンズ２１，２２によって平行光６にして、空間光変調器３０に入射させる。空間光変調器３０としては、電圧アドレス型の液晶パネルや、電気光学結晶にマトリックス電極を付けたものなどを用いることができる。
【００４２】
この例では、空間光変調器３０として、図２に示すような液晶空間光変調器を用いる。液晶空間光変調器は、液晶層３１が透明電極３２および３３によって挟まれ、その外側に互いにクロスした偏光板３４および３５が配されたもので、入射光の振幅ないし強度を変調することができる。
【００４３】
ホログラムに記録すべきデータ情報は、コンピュータ４０で、コード化して２次元デジタルデータとし、またはアナログの２次元画像情報として、コンピュータ４０から空間光変調器３０に出力して、空間光変調器３０上に表示し、記録すべきデータ情報に応じて、空間光変調器３０に入射する平行光６の強度を２次元に変調する。
【００４４】
空間光変調器３０上へのデータ情報の表示の例を、図３に示す。同図は、入射平行光６のほぼ全てを空間光変調器３０のほぼ全面に照射する場合で、空間光変調器３０を通過した後の波面を表したものである。
【００４５】
この場合、空間光変調器３０の左半分をデータ表示用に使用して、入射平行光６中の空間光変調器３０の左半分に入射する部分の強度を変調し、空間光変調器３０の右半分は全ての画素をオープンにして、入射平行光６中の空間光変調器３０の右半分に入射する部分は、無変調のまま空間光変調器３０を透過させる。したがって、空間光変調器３０の左半分を透過した光が信号光１となり、右半分を透過した光が参照光２となる。
【００４６】
ただし、入射平行光６のほぼ半分を空間光変調器のほぼ全面に入射させて、その透過光を信号光１とし、入射平行光６の空間光変調器を通過しない残り半分を参照光２としてもよい。
【００４７】
このようにデータ情報に応じて強度が２次元に変調された、空間光変調器３０のデータ表示領域を通過した光を、信号光１として、一方、強度が変調されていない、空間光変調器３０のオープン領域を通過した光を、参照光２として、それぞれフーリエ変換レンズ２３によってフーリエ変換して、ホログラム記録媒体５に同時に照射する。
【００４８】
これによって、ホログラム記録媒体５中で、データ情報によって変調された信号光１と、変調されていない参照光２とが干渉して、データ情報を保持する信号光１の画像エッジ部分がホログラムとして記録される。
【００４９】
以上のように、この発明の光記録方法ないし光記録装置によれば、特別な処理を必要としないで、信号光１の画像エッジ部分を強調してホログラム記録することができる。さらに、信号光１と参照光２は、それぞれフーリエ変換レンズ２３によってホログラム記録媒体５上に集光され、互いに干渉するため、信号光１と参照光２に独立な光路を必要とせず、光学系を簡単かつ小型に構成できるとともに、光学系のアライメント調整も不要になるという利点がある。
【００５０】
〔光読み取り方法および光読み取り装置の実施形態〕
図４は、この発明の光読み取り方法および光読み取り装置の一実施形態を示す。この実施形態の光読み取り装置は、図１の光記録装置に、フーリエ変換レンズ２４、およびＣＣＤなどの２次元の光検出器５０を付加したものである。ホログラム記録媒体５には、上述した方法によってデータ情報が記録されている。
【００５１】
光源１０としては、記録時のものと同じものを用いる。記録時と同様に、この光源１０から出射したレーザ光を、２つのレンズ２１，２２によって平行光６にして、空間光変調器３０に入射させる。空間光変調器３０としても、記録時のものと同じものを用いる。
【００５２】
そして、ホログラム読み出し時には、コンピュータ４０によって、図５に示すように、空間光変調器３０の記録時にデータ情報を表示した信号光領域３０ａを全て遮光し、参照光領域は全ての画素をオープンにして、入射光６中の、この参照光領域を透過した部分の光波を読み出し光（参照光）３とする。
【００５３】
ただし、図５は、記録時、図３に示したように、空間光変調器３０の左半分をデータ表示用に使用して強度変調された信号光１を得、右半分は参照光形成用に全ての画素をオープンにした場合である。記録時、入射光６のほぼ半分を空間光変調器のほぼ全面に入射させて、その透過光を信号光１とし、入射光６の空間光変調器を透過しない残り半分を参照光２とする場合には、読み出し時、空間光変調器の全ての画素を遮光すればよい。
【００５４】
このように、入射光６中の空間光変調器３０の参照光領域を透過した光、または空間光変調器を透過することなく、その片側を通過した光を、読み出し光３として、フーリエ変換レンズ２３によってフーリエ変換して、ホログラム記録媒体５に照射する。
【００５５】
これによって、ホログラム記録媒体５中で、データ情報によって変調された信号光１と、変調されていない読み出し光３とが干渉して、データ情報を保持する信号光１の画像エッジ部分が記録されているホログラムが読み出される。読み出された回折光４は、あたかも信号光１がホログラム記録媒体５を通過したような方向に回折される。
【００５６】
ホログラム記録媒体５中の信号光１はフーリエ変換レンズ２３によってフーリエ変換されているので、回折光４をフーリエ変換レンズ２４により逆フーリエ変換することによって、フーリエ変換レンズ２４の焦点面で、信号光１の画像エッジ部分が強調された再生像を観察することができる。この再生像を、ＣＣＤやフォトディテクタアレイなどの光検出器５０によって検出して、信号光１の画像エッジ部分が有するデータ情報を読み取る。
【００５７】
ただし、このとき、再生像は読み出し光３の隣りに現れるので、光検出器５０の位置を適切に調整し、または必要があればマスク２９によって読み出し光３を遮断する。
【００５８】
図６は、読み出された回折光４を示す。図３に示した信号光１の画像水平方向のエッジ部分が強調されている。これは、空間光変調器３０によって信号光１と参照光２を水平方向に分離しているためである。
【００５９】
以上のように、この発明の光読み取り方法ないし光読み取り装置によれば、特別な処理を必要としないで、信号光１の画像エッジ部分が強調された再生像を得ることができる。さらに、二値のデジタルデータを取り扱う場合には、以下に示すコード法によって、記録されたデータを高速かつ高ＳＮ比で読み出すことができる。
【００６０】
「１００１１０１１」というデータ内容の８ｂｉｔのデータ列を、例に示す。記録時、このデータ列は、空間光変調器３０によって、図７（Ａ）に示すように、水平方向に「暗明明明暗明明暗明」の順に強度変調された信号光１に変換される。ここで、隣接する画素が「暗明」または「明暗」であれば、データ「１」を表し、「暗暗」または「明明」であれば、データ「０」を表すように設定したものである。図７には、複数行のデータ列のうちの、一行分のみを示している。
【００６１】
この信号光１を上述した光記録装置でホログラム記録媒体５中に記録し、その再生像を上述した光読み取り装置で読み出すと、図７（Ｂ）に示すように、信号光１の画像エッジ部分が強調された回折光４が得られる。ただし、図７（Ｂ）は便宜上、得られた再生像を左右反転させて示している。この再生像のエッジ部分が、ちょうどデータ「１」に対応するので、回折光４から再生像のエッジ位置を読み取るだけで、「１００１１０１１」というデータ列を読み取ることができる。
【００６２】
したがって、このコード法によれば、図１２（Ｂ）に示して上述した微分コード法のように、再生像をシリアルな電気信号に変換してから、電気的にエッジを読み取るという処理を必要としない。そのため、高速転送が可能となる。さらに、再生像のエッジ部分によりデータを読み取るので、回折光４の強度斑などによるＳＮ比の劣化を大幅に防止することができる。
【００６３】
さらに、微分コード法では、２画素によって１ビットのデータを表示するので、記録密度が低下するが、上記のコード法では、１画素を１ビットのデータに対応させるので、微分コード法に比べて記録密度を２倍にすることができる。
【００６４】
データ情報に依存しないで信号光の全強度を一定に保つには、図８（Ａ）に示すように、本来の信号光の画素データ列１ａに対して、これとちょうどネガポジの関係になるような画素データ列１ｂを下段に追加し、その２列の画素データ列１ａ，１ｂをペアとして信号光１に用いる。ただし、図８には、複数行のペア・データ列のうちの、一行のみを示している。
【００６５】
このように、互いにネガポジの関係にあるデータ列１ａ，１ｂをペアにすることによって、データ情報に依存しないで信号光１の全強度を一定に保つことができる。さらに、信号光１の画像エッジ部分が強調された再生像は、図８（Ｂ）に示すように、２列のデータ列４ａ，４ｂが同じ空間強度分布を持つものとなる。したがって、これら２列のデータ列４ａ，４ｂを読み込み、比較することによって、ＳＮ比の向上と誤り検出が可能となる。ただし、図８（Ｂ）は便宜上、得られた再生像を左右反転させて示している。
【００６６】
〔実施例〕
上述した方法で、実際に記録再生を試みた。ホログラム記録媒体５としては、ホログラムを記録できるものであれば、どのようなものでもよいが、ここでは、フォトリフラクティブ効果を示す鉄ドープＬｉＮｂＯ3を用いた。鉄のドープ量は０．０２ｍｏｌ％であり、結晶のｃ軸を入射光６に対してほぼ９０°の角度に配置した。
【００６７】
データ情報の記録には、図１に示した光記録装置を用いた。光源１０には、上述したアルゴンイオンレーザの発振線５１５ｎｍを使用した。空間光変調器３０には、一画素の大きさが４２μｍ×４２μｍで６４０×４８０画素のプロジェクタ用液晶パネル１．３型を用いた。
【００６８】
図３に示した内容のデータ情報をコンピュータ４０で作成して、空間光変調器３０に入力した。これによって、上述した方法でホログラム記録媒体５中にホログラムを記録した。
【００６９】
図４に示した光読み取り装置によって、上記のように記録したホログラムからデータを読み出すことを試みた。光源１０には、記録時と同じアルゴンイオンレーザの発振線５１５ｎｍを用いた。空間光変調器３０は、コンピュータ４０によって、図５に示したように信号光領域３０ａを全て遮光し、参照光領域は全て光を透過させるように制御した。
【００７０】
図６は、このとき、ホログラムから得られて光検出器５０によって検出された回折光４を示し、信号光１の画像エッジ部分が強調されていることを確認した。
【００７１】
【発明の効果】
上述したように、この発明の光記録方法および光記録装置によれば、特別な処理を必要としないで、信号光の画像エッジ部分を強調してホログラム記録することができる。さらに、信号光と参照光にそれぞれ独立な光路を必要としないので、光学系を簡単かつ小型に構成できるとともに、光学系のアライメント調整も不要になる。
【００７２】
また、この発明の光読み取り方法および光読み取り装置によれば、特別な処理を必要としないで、信号光の画像エッジ部分が強調された再生像を得ることができる。さらに、二値のデジタルデータを取り扱う場合には、記録されたデータを高速かつ高ＳＮ比で読み出すことができる。
【００７３】
また、この発明の光記録方法および光読み取り方法は、角度多重記録、波長多重記録、位相コード多重記録、シフト多重記録などのホログラム多重記録への適用も可能で、高密度記録にも適する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の光記録方法および光記録装置の一例を示す図である。
【図２】この発明で用いる空間光変調器の一例を示す図である。
【図３】ホログラム記録時の信号光と参照光の一例を示す図である。
【図４】この発明の光読み取り方法および光読み取り装置の一例を示す図である。
【図５】読み出し時の読み出し光の一例を示す図である。
【図６】読み出し時の回折光の一例を示す図である。
【図７】記録時の信号光および読み出し時の回折光の一例を示す図である。
【図８】記録時の信号光および読み出し時の回折光の一例を示す図である。
【図９】フォトリフラクティブ効果を示す図である。
【図１０】ホログラムの記録再生方法を示す図である。
【図１１】フォトリフラクティブ材料のホログラム回折効率と格子間隔の関係を示す図である。
【図１２】従来のホログラム記録再生装置とコード法を示す図である。
【符号の説明】
１  信号光
２  参照光
３  読み出し光
４  回折光
５  光記録媒体
１０  光源
２３，２４  フーリエ変換レンズ
３０  空間光変調器
５０  光検出器
【図１】
0003760965.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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