CN101310226A - 全息记录装置 - Google Patents

Abstract

一种全息记录装置，将从光源射出的相干光分离为信号光和参考光，将一方的信号光由空间光调制器调制后对全息记录介质进行照射，并且将另一方的参考光向所述全息记录介质与所述信号光重叠地照射，由此在该全息记录介质上记录全息图，所述全息记录装置包括：光相位调制装置，包括多个光学元件(20p，20p’)，并在这些光学元件(20p，20p’)的每一个上产生规定的相位差0、π，所述光学元件可取如下两种状态：使所述参考光向朝向所述全息记录介质的规定方向透过或者反射的打开模式以及将所述参考光导向所述规定的方向以外或者遮挡所述参考光的关闭模式；以及相位调制控制装置，控制每个所述光学元件(20p，20p’)以使每个所述光学元件成为打开模式或者关闭模式，并将所述参考光调制为形成规定的相位图案的光。

Description

全息记录装置

技术领域

本发明涉及将信号光和参考光重叠地照射在全息记录介质上来记录全息图的全息记录装置。

背景技术

例如在专利文献1中公开了一种传统的全息记录装置。该文献的全息记录装置被构成为通过相位编码复用方式对全息记录介质记录全息图。从光源射出的激光光束通过光束分离器被分离为信号光(信号光束)和参考光(基准光束)，一方的信号光被空间光调制器调制为与记录信息相对应的像素图案的光后被照射在全息记录介质上。另一方的参考光被相位编码复用器调制成形成适当的相位图案的光并被赋予相位码。相位编码复用器包括具有多个单元的透过型液晶器件，其对于所入射的参考光按照每个单元来赋予规定的相位差，从而将所述参考光调制为期望的相位图案的透过光后射出。经相位调制的参考光以与信号光重叠地被照射在全息记录介质上，由此记录由信号光和参考光的干涉条纹(页图案)构成的全息图。此时，如果不改变全息记录介质的照射部位而改变信号光和参考光的调制图案(像素图案或相位图案)，则可在该照射部位上多重记录与调制图案相对应的各种页图案(page pattern)的全息图。由此实现相位编码复用方式。

专利文献1：日本专利文献特开平7-20765号公报。

但是，上述以往的全息记录装置通过利用多次折射而使得参考光透过的液晶器件的各个单元具有产生与驱动电压相应的相位差的电光学特性。当利用上述的多次折射而形成任意的相位图案时，必须按照每个单元进行复杂的施加电压的控制，因此用于相位调制的结构和办法变得复杂。

例如，在使用一般的向列液晶分子的透过型液晶器件的情况下，每当使相位图案发生变化时如同进行灰度显示那样，必须对各个单元的施加电压进行细微地可变控制。另外，由于液晶分子的响应速度不够迅速，全息图的以页为单位的记录速度缓慢，因此这样的记录速度也存在改善余地。

发明内容

本发明是鉴于上述的情况而完成的。本发明的目的在于，提供一种使得用来基于相位编码复用方式进行相位调制的结构和办法简单，进而能够提高全息图的记录速度的全息记录装置。

为了解决上述问题，本发明采取了以下技术手段。

根据本发明的第一方面提供的全息记录装置，将从光源射出的相干光分离为信号光和参考光，将一方的信号光由空间光调制器调制后对全息记录介质进行照射，并且将另一方的参考光向所述全息记录介质与所述信号光重叠地照射，由此在该全息记录介质上记录全息图，所述全息记录装置的特征在于，包括：光相位调制装置，包括多个光学元件，并在这些光学元件的每一个上产生规定的相位差，所述光学元件可取如下两种状态：使所述参考光向朝向所述全息记录介质的规定方向透过或者反射的打开(ON)模式以及将所述参考光导向所述规定的方向以外或者遮挡所述参考光的关闭(OFF)模式；以及相位调制控制装置，控制每个所述光学元件，以使每个所述光学元件成为打开模式或者关闭模式，并将所述参考光调制为形成规定的相位图案的光。

根据本发明的第二方面提供的全息记录装置，包括空间光调制器，所述空间光调制器具有将从光源射出的相干光的一部分调制为信号光并将该信号光向全息记录介质射出的第一光调制区域、以及将从光源射出的其余的光调制为参考光并将该参考光沿与所述信号光的光路相同的光路射出的第二光调制区域，所述全息记录装置通过将所述参考光向所述全息记录介质与所述参考光重叠地照射，来在全息记录介质上记录全息图，所述全息记录装置的特征在于，所述第二光调制区域如下构成：其包括多个光学元件，并在这些光学元件的每一个上产生规定的相位差，所述多个光学元件可取如下两种状态：使所述参考光向朝向所述全息记录介质的规定方向透过或者反射的打开模式以及将所述参考光导向所述规定方向以外或者遮挡所述参考光的关闭模式，并且所述全息记录装置包括相位调制控制装置，所述相位调制控制装置控制每个所述光学元件，以使每个所述光学元件成为打开模式或者关闭模式，并将所述参考光调制为形成规定的相位图案的光。

优选布置所述多个光学元件，以使相位差为0的光学元件与相位差为π的光学元件交替地排列，所述相位差0和π即为所述规定的相位差。

优选所述相位调制控制装置按照将所述光学元件组合规定数目而成的每个单元进行控制，以使相位差为0以及相位差为π的光学元件中的至少一个成为关闭模式。

优选所述规定的相位图案是以所述单元的规定数目的间隔生成相位差为0或者为π的光而形成的。

优选所述规定的相位图案与沃尔什-哈达马德变换的矩阵图案对应。

优选所述规定的相位图案是在每个所述单元上随机生成相位差为0或者相位差为π的光而形成的。

优选所述相位调制控制装置控制每个所述光学元件，以使每个所述光学元件随机地成为打开模式或者关闭模式，所述规定的相位图案是在每个所述光学元件上随机生成相位差为0或者相位差为π的光而形成的。

优选所述多个光学元件由厚度不同的多个液晶元件交替地构成。

优选所述多个光学元件包括多个可动反射元件，所述多个可动反射元件一方面在整体上形成光反射面，而另一方面其每一个在成为打开模式或者关闭模式时相对于所述光反射面形成规定的倾斜角。

优选所述多个可动反射元件被构成为在将相互邻接的间距设为d、将相对于所述光反射面的规定的倾斜角设为Ф、将相对于所述光反射面的光的入射角和反射角分别设为θi和θo、将光的波长设为λ、以及将m设为整数时，满足下式的条件：

[公式1]： $\frac{\sqrt{2}}{2}d\·(\sin \mathrm{\θi}+\sin \mathrm{\θo})=(m+\frac{1}{2})\mathrm{\λ}$

[公式2]：θi+θo＝2φ。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的全息记录装置的结构图；

图2是作为图1所示全息记录装置的主要部分的相位调制器的平面图；

图3是用于说明图2的相位调制器的光学特性的概念图；

图4是表示图2的相位调制器的光路的光路图；

图5是用于说明作为本发明第二实施方式的全息记录装置的主要部分的相位调制器的光学特性的概念图；

图6是表示图5的相位调制器的光路的一例的光路图；

图7是表示图5的相位调制器的光路的其他例的光路图；

图8是本发明第三实施方式的全息记录装置的结构图；

图9是本发明第四实施方式的全息记录装置的结构图；

图10是作为图9所示全息记录装置的主要部分的空间光调制器的平面图；

图11是本发明第五实施方式的全息记录装置的结构图；

图12是本发明第六实施方式的全息记录装置的说明图；

图13是用于说明光强度差异的参考例的说明图；

图14是本发明第七实施方式的全息记录装置的说明图；

图15是本发明第八实施方式的全息记录装置的说明图；

图16是本发明第九实施方式的全息记录装置的说明图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细的说明。图1～图4示出了本发明的全息记录装置的第一实施方式。

如图1所示，全息记录装置A1通过相位编码复用方式向全息记录介质B(在该图中示出其一部分)多重记录全息图，其还构成为可再现所记录的全息图的结构。该全息记录装置A1包括：光源1；准直镜2；信号光和参考光用的第一光束分离器3；扩束器4A、4B；空间光调制器5；信号光和再现光用的第二光束分离器6以及物镜7；再现光分离用的第三光束分离器8；再现用的光检测器9；伺服用的聚光透镜10A及光检测器10；参考光用的反射板11A、11B；反射型相位调制器(光相位调制装置)20；参考光用的第四光束分离器21；参考光用的物镜22；以及控制相位调制器20的驱动控制部(相位调制控制装置)30。

全息记录介质B具有将支承基板层100、反射层101、全息记录层102、以及透明基板层103按此顺序层积的构造，并被形成为圆盘状。在全息记录层102，通过将信号光和参考光重叠地照射来记录由干涉条纹(页图案)构成的全息图。在反射层101形成有凹凸坑(emboss pit)(省略图示)，由伺服用的光检测器10检测该凹凸坑引起的反射光的变化，由此进行所说的寻轨控制、调焦控制、以及倾斜控制等伺服控制。

光源1例如由半导体激光元件构成，射出频带较窄且干涉性较高的激光。准直镜2将光源1射出的激光转换为平行光。从准直镜2射出的平行光通过第一光束分离器3而被分离为信号光和参考光。信号光通过扩束器4A、4B扩大了光束直径后入射到空间光调制器5。参考光经过反射板11A、11B及第四光束分离器21入射到相位调制器20。

空间光调制器5例如由透过型液晶器件构成。在该空间光调制器5中，入射的信号光被调制为与记录信息相应的像素图案的光。从空间光调制器5射出的信号光透过第二光束分离器6，并且被物镜7聚光后照射到全息记录介质B的规定部位(照射部位)。当进行再现时，在作为照射部位的全息记录层102通过参考光与全息图发生干涉而产生再现光，该再现光经过物镜7、第二光束分离器6、以及第三光束分离器8被再现用的光检测器9接收。由此，光学地读出被记录为全息图的信息。另外，当进行记录以及再现时，在反射层101的凹凸坑反射的光经过物镜7、第二光束分离器6、第三光束分离器8、以及聚光透镜10A被伺服用的光检测器10接收。由此适当地调整全息记录介质B的照射部位。

相位调制器20由具有强介电性液晶分子的反射型液晶器件构成。如在图2中示出一部分那样，该相位调制器20通过将许多作为最小构成单位的液晶元件20p、20p’形成为栅格状的排列构造而在整体上形成了光反射面20A。液晶元件20p、20p’在纵横方向上排列的间距d例如约为10～20μm，并在各个液晶元件20p、20p’的厚度方向上具有在背面一侧的反射电极基板和入射面一侧的透明电极基板之间封入强介电性液晶分子的构造(省略图示)。如图3所示，相对于一个液晶元件20p，在另一个液晶元件20p’的入射面上形成用于产生相位差π的相位膜20m，液晶元件20p相当于射出相位差为0的反射光，而液晶元件20p’相当于射出相位差为π的反射光。

例如，当对相位差为0的液晶元件20p施加了固定电平的电压时，该液晶元件20p成为打开模式，从而相位差为0的光以与入射角θi相等的反射角θo向规定的方向反射，当不对液晶元件20p施加电压时，该液晶元件20p成为关闭模式而遮光，因此不产生反射光。同样地，当对相位差为π的液晶元件20p’施加了固定电平的电压时，该液晶元件20p’成为打开模式，从而相位差为π的光以与入射角θi相等的反射角θo向规定的方向反射，当不对液晶元件20p’施加电压时，该液晶元件20p’成为关闭模式而遮光，因此不产生反射光。布置这样的相位差为0的液晶元件20p与相位差为π的液晶元件20p’，以使它们交替地构成列。

又如图2所示，例如将上述像素20p、20p’在纵横方向上组合10×10个而成的每个单位区划作为单元20s，驱动控制部30按照每个单元20s来控制相位差为0的液晶元件20p以及相位差为π的液晶元件20p’。具体地说，当进行相位调制时，形成以下三种类型：相位差为0以及相位差为π的液晶元件20p、20p’全部为关闭模式从而不产生反射光的遮光类型的单元20s(用画有阴影线的单元20s表示)，只有相位差为0的像素20p为打开模式从而产生相位差为0的反射光的0类型的单元20s(用记有0的单元20s表示)，只有相位差为π的像素20p’为打开模式从而产生相位差为π的反射光的π类型的单元20s(用记有π的单元20s表示)。0类型和π类型的单元20s在纵横方向上中间夹着遮光类型的单元20s每隔一个地形成。由上述三种类型的单元20s形成相位图案，例如仅改变0类型和π类型的单元20s的配置就能够改变为任意的相位图案。作为特别适于相位调制的相位图案，如在图2中作为一例示出的那样，形成如与沃尔什-哈德玛(Walsh-Hadamard)变换的行列式相对应的相位图案。

如图3和图4所示，通过细微地调整第四光束分离器21的光反射面21A(参见图4)等，参考光向光反射面20A的入射角被调整为θi。参考光的反射角θo与该入射角θi以光反射面20A的法线Ln为基准构成对称的角，从而入射角θi与反射角θo相等。

从相位调制器20作为反射光而射出的参考光再次经过第四光束分离器21并透过该第四光束分离器21，进而被物镜22聚光，然后与信号光重叠地照射在全息记录介质B的照射部位上。此时，当不改变全息记录介质B的照射部位而改变信号光的像素图案以及参考光的相位图案时，会在所述照射部位上多重记录与像素图案和相位图案的干涉情况相对应的各种页图案的全息图。由此实现了不伴有机械驱动的相位编码复用方式。另外，由于参考光总体形成用遮光类型的单元20s稀疏了的相位图案，因此与遮光类型以外的π类型或者0类型的单元20s相对应的参考光的各个光线以比布拉格角较大的入射角入射到全息记录介质上。由此，能够降低以页为单位多重记录的全息图的串扰。

根据上述的反射型相位调制器20，单纯仅使液晶元件20P、20P’为打开/关闭模式，就能够将参考光调制为期望的相位图案的光，能够容易地进行对各个液晶元件20p、20p’的施加电压的控制。

构成液晶元件20p、20p’的强介电性液晶分子与一般的向列型液晶分子相比响应速度很快。因此，能够进一步高速地切换相位图案，进而能够进一步提高全息图的以页为单位的记录速度。例如，当如以往那样使用基于向列型液晶分子的液晶器件时，页记录速度为100pages/sec左右。与其相比，当如本实施方式那样使用基于强介电性液晶分子的液晶器件时，页记录速度为1000pages/sec左右，能够进一步提高不伴有机械驱动的相位编码复用方式的优点。

因此，根据本实施方式的全息记录装置A1，能够使得用来基于相位编码复用方式来进行相位调制的结构或办法简单，进而能够提高全息图的记录速度。

图5和图6示出了本发明全息记录装置的第二实施方式。此外，本实施方式的全息记录装置整体上具有与图1所示的全息记录装置相同的结构。在下面说明的实施方式中，对于与上述的构成要素相同或者类似的构成要素，标注相同的符号并省略其说明。

在本实施方式的全息记录装置中，相位调制器200包括可变形反射镜器件。该相位调制器200包括许多可动反射元件200p，这些可动反射元件200p相对于作为基准的光反射面200A的法线Ln而分别变化为规定的倾斜角±Ф，并且这些可动反射元件200p排列成栅格形状。可动反射元件200p在纵横方向上排列的间距d例如为13.7μm。各个可动反射元件200p具有与对角线Ld一致的旋转轴，并通过打开/关闭控制而以该旋转轴为中心并以倾斜角+Ф/-Ф摆动。各个可动反射元件200p的倾斜角Ф例如为12°左右。

例如，如图5中实线所示，当可动反射元件200p成为打开模式，并且参考光以相对于光反射面200A的入射角θi射入该可动反射元件200p时，参考光根据可动反射元件200p的倾斜角Ф而反射，从而参考光向相对于光反射面200A而具有出射角θo的方向射出。另一方面，如在该图中用假想线所示，在关闭模式的可动反射元件200p中，入射到该可动反射元件200P上的参考光向轮廓线箭头所示的方向(与出射角θo不同的固定的方向)射出。对于可动反射元件200p，例如也将在纵横方向上组合10×10个而成的每个单位区划作为单元(省略图示)。

在包括上述的可动反射元件200p的相位调制器200中，通过适当地设计相对于光反射面200A的参考光的入射角θi或元件间的间隔d等来赋予相位差，相位图案与图2所示的一样，形成以单元为单位的相位图案。具体地说，相位差为0的可动反射单元200p与相位差为π的可动反射单元200p通过满足下述的条件式而交替地构成列。其中，将从光源发射的光的波长设为λ，将可动反射元件200p彼此之间的间距设为d，将m设为整数。

[公式3]

$\frac{\sqrt{2}}{2}d\·(\sin \mathrm{\θi}+\sin \mathrm{\θo})=(m+\frac{1}{2})\mathrm{\λ}$

这里，在可动反射元件200p的倾斜角Ф、入射角θi、以及出射角θo之间成立以下的关系式。

[公式4]

θi+θo＝2φ

例如当使用发出绿色光的光源，并设定λ＝0.532μm，d＝13.7μm，Ф＝12°时，调整为m＝7时的入射角θi为19.27°左右，出射角θo为4.73°左右。即相对于光反射面200A而以入射角θi入射的参考光在打开模式的可动反射元件200p上反射并向出射角为θo的方向射出，如在图5中作为一例示出的那样，当沿着与对角线Ld正交的方向(在图中为纵向)观察时，相位差为0的可动反射元件200p与相位差为π的可动反射元件200p以交替地构成列的方式出现。通过仅使上述相位差为0的可动反射元件200p为打开模式来形成0类型的单元，通过仅使相位差为π的可动反射元件200p为打开模式来形成π类型的单元。当使相位差为0以及相位差为π的可动反射元件200p全部为关闭模式时，形成遮光类型的单元。

例如，当使用发出蓝色光的光源，并且除了λ＝0.405μm以外设定与上述相同的条件时，如在图7中作为一例示出的那样，调整为m＝9时的入射角θi为28.96°左右，出射角θo为-4.96°左右(以光反射面200A的法线Ln为对称轴而位于与入射角θi为相反的一侧)。

从相位调制器200作为出射角为θo的反射光而射出的参考光再次经过第四光束分离器21并透过该第四光束分离器21，然后与上述实施方式同样地照射到全息记录介质上。

通过包括上述可动反射元件200p的相位调制器200，也能够单纯仅使可动反射元件200p为打开/关闭模式来将参考光调制为期望的相位图案的光，从而能够容易地对各个可动反射元件进行打开关闭的控制。

由于可动反射元件200p是超小型的机械驱动的元件，因此与强介电性液晶分子相比响应速度非常快。因此，与上述实施方式相比，能够更加高速地切换相位图案，进而能够进一步提高全息图的以页为单位的记录速度。例如，使用本实施方式的相位调制器200的全息记录装置的页记录速度约为7000pages/sec，能够进一步提高相位编码复用方式的优点。

因此，根据具有本实施方式的相位调制器200的全息记录装置，也能够使得用来基于相位编码复用方式进行相位调制的结构或办法简单，进而能够提高全息图的记录速度。

图8示出了本发明全息记录装置的第三实施方式。本实施方式的全息记录装置A3，使用具有强介电性液晶分子的透过型液晶器件作为相位调制器20’，并且基本上具有与图1所示的第一实施方式相同的结构。透过相位调制器20’的参考光经由反射板11C而被导向物镜22。虽没有特别图示，但由上述透过型液晶器件构成的相位调制器20’也设有相位膜，以使相位差为0的液晶元件和相位差为π的液晶元件交替地排列，并作为基本的动作原理，在透过参考光时赋予相位差。除此以外，以与先前描述的第一实施方式相同的原理来形成相位图案。因此，根据本实施方式的全息记录装置A3，也能够得到与第一实施方式相同的效果。

图9和图10示出了本发明全息记录装置的第四实施方式。本实施方式的全息记录装置A4包括：光源1；准直镜2；入射来自光源1的几乎所有的光的空间光调制器50；第一中继透镜40、41；记录再现用的光束分离器6以及物镜7；第二中继透镜80、81；再现光分离用的光束分离器8；再现用的光检测器9；伺服用的聚光透镜10A及光检测器10；以及控制空间光调制器50的驱动控制部300。

从光源1射出的激光通过准直镜2被转换为平行光，从准直镜2射出的平行光几乎全部入射到空间光调制器50。空间光调制器50具有与第二实施方式的相位调制器200相同的结构，由具有许多可动反射元件50p的可变形反射镜器件构成。该空间光调制器50被构成为其一部分作为光相位调制装置而发挥作用的结构。

如图10所示，在空间光调制器50中设有：第一光调制区域51A，其将入射的一部分光调制为与记录信息相应的像素图案的光，并将所述调制后的光作为信号光射出；以及第二光调制区域51B，其将入射的其余的光通过相位调制而调制为期望的相位图案P的光，并将所述调制后的光作为参考光射出。信号光以及参考光沿着相同的光路被导向第一中继透镜40、41，进而经过光束分离器6以及物镜7并相互重叠地照射在全息记录介质B的规定部位。

在图10所示的一例中，第一光调制区域51A被设在光反射面50A的中央部，第二光调制区域51B设在作为上述中央部的外侧的周围部。作为其他的例子，也可以与上述相反地将第二光调制区域设在光反射面的中央部，并将第一光调制区域设在作为中央部的外侧的周围部，或者例如也可以将光反射面的一半部分作为第一光调制区域，将另一半部分作为第二光调制区域。在这种第二光调制区域51B中，通过与先前描述的第二实施方式的相位调制器200相同的设计条件以及动作原理，形成以粗线框表示的相位图案P。因此，相对于物镜7和全息记录介质B以倾斜规定角度地设置空间光调制器50，以使信号光以及参考光向物镜7和全息记录介质B垂直入射。另外，再现用的光检测器9也根据空间光调制器50的倾斜程度而倾斜规定的角度来设置，以便捕捉正确的图像。驱动控制部300控制第一光调制区域51A的可动发射元件50p，以生成期望的像素图案的信号光，并控制第二光调制区域51B的可动发射元件50p，以生成期望的像素图案的参考光。

如上所述，将空间光调制器50的光反射面50A分为第一光调制区域51A和第二光调制区域51B，并通过一个第二光调制区域51B来生成期望的相位图案的参考光，在此情况下，也能够单纯仅使可动反射元件50p为打开/关闭模式来调制成期望的相位图案的参考光，从而能够容易地对各个可动反射元件50p进行打开关闭的控制。因此，根据具有本实施方式的相位调制器50的全息记录装置A4，也能够使得用来基于相位编码复用方式进行相位调制的结构或办法简单，进而能够提高全息图的记录速度。

特别是根据本实施方式，由于用一个空间光调制器50生成期望的像素图案的信号光和相位图案的参考光，因此通过简化光学系统，能够容易地实现装置的小型化以及降低成本。

此外，空间光调制器也可以是被分为第一光调制区域和第二光调制区域的液晶器件。

图11示出了本发明全息记录装置的第五实施方式。本实施方式的全息记录装置A5基本上具有与第四实施方式相同的结构，而作为与该第四实施方式不同的结构，在再现光分离用的光束分离器8和再现用的光检测器9之间设置了作为光路调整元件的棱镜90。根据该棱镜90，由于使再现光以规定角度折射并导入光检测器9，以便根据空间光调制器50的倾斜程度来捕捉正确的图像，因此能够将光检测器9的受光面设置为与信号光或参考光的光轴方向垂直。通过上述第五实施方式的全息记录装置A5，也能够获得与第四实施方式相同的效果。

图12示出了本发明全息记录装置的第六实施方式。本实施方式的全息记录装置，在结构上使用了与图5等中示出的相位调制器相同的相位调制器200，但由驱动控制部控制的相位图案的生成方式与图2所示的不同。

即，作为一个例子，驱动控制部将由符号200p、200p’所示的可动反射元件作为最小单位的像素，并按照将这些像素200p、200p在纵横方向上组合4×4个而成的每个单元200s、200s’进行控制，以便随机生成相位差为0或者相位差为π的光。具体地说，随机形成只有相位差为0的可动反射元件200p成打开模式从而产生相位差为0的光的0类型的单元200s(用记有0的单元200s表示)、以及只有相位差为π的可动反射元件200p’成打开模式从而产生相位差为π的光的π类型的单元200s’(用记有π的单元200s’表示)。在上述随机的相位图案的情况下，能够由与散斑复用记录方式相同的原理使用具有散斑状的相位分布的参考光来多重记录全息图。因此，根据本发明的全息记录装置，能够以页为单位，一边切换为相关性极低的参考光一边多重记录全息图，因此能够进一步降低被多重记录的全息图的串扰。

在图13的(A)和(B)中，作为参考例，示出了以纵横4×4个的像素200p、200p’构成单元200s、200s’时的光强度的分布，以及以纵横2×2个的像素200p、200p’构成单元200s、200s’时的光强度的分布。通常，相位调制器200的像素数是有限的，因此构成一个单元200s、200s’的像素200p、200p’的数目越多，相位图案就越粗糙，但另一方面可以快速获得较强的光强度。因此，从光强度的角度来说，构成一个单元200s、200s’的像素200p、200p’的数目越多越好。但是，由于必须使基于相位差为0和相位差为π的全体像素的光强度分布均匀，因此构成一个单元的像素优选在纵横各配置偶数个。当将纵横各配置偶数个像素的部分作为一个单元时，相位差为0和相位差为π的像素数目必然相同，因此能够在全体像素上形成大致均匀的光强度分布。

图14示出了本发明全息记录装置的第七实施方式。本实施方式的全息记录装置，在结构上使用了与图5等中示出的相位调制器相同的相位调制器200，但由驱动控制部控制的相位图案的生成方式与图12所示的不同。

即，驱动控制部按照每个像素200p、200p’进行控制，以便随机生成相位差为0和相位差为π的光。虽然像素200p、200p’本身通过将相互邻接的间距d设定为适当的值，以在所有的像素200p、200p’为打开模式时规律地生成相位差为0和相位差为π的光，但是如在图14中用阴影线示出的那样，通过将规定数目的像素200p、200p’随机地设为关闭模式，而在每个像素200p、200p’上随机生成相位差为0和相位差为π的光。当在每个所述像素200p、200p’上随机生成图案时，也能够使用具有散斑状的相位分布的参考光来多重记录全息图。因此，根据本实施方式的全息记录装置，也能够进一步降低被多重记录的全息图的串扰。

图15示出了本发明全息记录装置的第八实施方式，图16示出了本发明全息记录装置的第九实施方式。这些实施方式的全息记录装置，在结构上使用了与在图9等中示出的空间调制器相同的空间调制器50，但是射出信号光的第一光调制区域51A和射出参考光的第二光调制区域51B与图10所示的不同。此外，图15和图16所示的许多区划表示单元50s、50s’。单元50s用于生成相位差为0的光，画有阴影线的单元50s’用于生成相位差为π的光。因此，图15和图16所示的相位图案也按照每个单元50s、50s’随机生成相位差为0或者为π的光。

如图15所示，第一光调制区域51A设置在光反射面50A的中央部并形成为圆形状，并且第二光调制区域51B设置在作为光反射面50A中央部的外侧的周围部并形成为圆环状。该第二光调制区域51B被设置为其一部分脱离光反射面50A，因此参考光以局部缺少四方形的一部分的状态被导向全息记录介质。使用这样的参考光，也能够通过由相位差为0或者为π的光随机生成的相位图案，来在降低串扰的情况下多重记录全息图。

另外，如图16所示，也可以在光反射面50A的中央部呈矩形状地设置第一光调制区域51A，并在第一光调制区域51A的外侧以围绕第一光调制区域51A的方式呈矩形环状地设置第二光调制区域51B。这样的区域分割方式也能够在降低串扰的情况下多重记录全息像。

Claims (11)

1.一种全息记录装置，将从光源射出的相干光分离为信号光和参考光，将一方的信号光由空间光调制器调制后对全息记录介质进行照射，并且将另一方的参考光向所述全息记录介质与所述信号光重叠地照射，由此在该全息记录介质上记录全息图，

所述全息记录装置的特征在于，包括：

光相位调制装置，包括多个光学元件，并在这些光学元件的每一个上产生规定的相位差，所述光学元件可取如下两种状态：使所述参考光向朝向所述全息记录介质的规定方向透过或者反射的打开模式以及将所述参考光导向所述规定的方向以外或者遮挡所述参考光的关闭模式；以及

相位调制控制装置，控制每个所述光学元件，以使每个所述光学元件成为打开模式或者关闭模式，并将所述参考光调制为形成规定的相位图案的光。

2.一种全息记录装置，包括空间光调制器，所述空间光调制器具有将从光源射出的相干光的一部分调制为信号光并将该信号光向全息记录介质射出的第一光调制区域、以及将从光源射出的其余的光调制为参考光并将该参考光沿与所述信号光的光路相同的光路射出的第二光调制区域，所述全息记录装置通过将所述参考光向所述全息记录介质与所述参考光重叠地照射，来在全息记录介质上记录全息图，

所述全息记录装置的特征在于，

所述第二光调制区域如下构成：其包括多个光学元件，并在这些光学元件的每一个上产生规定的相位差，所述多个光学元件可取如下两种状态：使所述参考光向朝向所述全息记录介质的规定方向透过或者反射的打开模式以及将所述参考光导向所述规定方向以外或者遮挡所述参考光的关闭模式，并且

所述全息记录装置包括相位调制控制装置，所述相位调制控制装置控制每个所述光学元件，以使每个所述光学元件成为打开模式或者关闭模式，并将所述参考光调制为形成规定的相位图案的光。

3.根据权利要求1或2所述的全息记录装置，其特征在于，

布置所述多个光学元件，以使相位差为0的光学元件与相位差为π的光学元件交替地排列，所述相位差0和π即为所述规定的相位差。

4.根据权利要求3所述的全息记录装置，其特征在于，

所述相位调制控制装置按照将所述光学元件组合规定数目而成的每个单元进行控制，以使相位差为0以及相位差为π的光学元件中的至少一个成为关闭模式。

5.根据权利要求4所述的全息记录装置，其特征在于，

所述规定的相位图案是以所述单元的规定数目的间隔生成相位差为0或者为π的光而形成的。

6.根据权利要求5所述的全息记录装置，其特征在于，

所述规定的相位图案与沃尔什-哈达马德变换的矩阵图案对应。

7.根据权利要求4所述的全息记录装置，其特征在于，

所述规定的相位图案是在每个所述单元上随机生成相位差为0或者相位差为π的光而形成的。

8.根据权利要求3所述的全息记录装置，其特征在于，

所述相位调制控制装置控制每个所述光学元件，以使每个所述光学元件随机地成为打开模式或者关闭模式，所述规定的相位图案是在每个所述光学元件上随机生成相位差为0或者相位差为π的光而形成的。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的全息记录装置，其特征在于，

所述多个光学元件由厚度不同的多个液晶元件交替地构成。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的全息记录装置，其特征在于，

所述多个光学元件包括多个可动反射元件，所述多个可动反射元件一方面在整体上形成光反射面，而另一方面其每一个在成为打开模式或者关闭模式时相对于所述光反射面形成规定的倾斜角。

11.根据权利要求10所述的全息记录装置，其特征在于，

所述多个可动反射元件被构成为在将相互邻接的间距设为d、将相对于所述光反射面的规定的倾斜角设为Φ、将相对于所述光反射面的光的入射角和反射角分别设为θi和θo、将光的波长设为λ、以及将m设为整数时，满足下式的条件：

[公式1]： $\frac{\sqrt{2}}{2}d\·(\sin \mathrm{\θi}+\sin \mathrm{\θo})=(m+\frac{1}{2})\mathrm{\λ}$

[公式2]：θi+θo＝2φ。

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