CN101465133A - 光信息记录装置和方法 - Google Patents

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CN101465133A CNA2008101885702A CN200810188570A CN101465133A CN 101465133 A CN101465133 A CN 101465133A CN A2008101885702 A CNA2008101885702 A CN A2008101885702A CN 200810188570 A CN200810188570 A CN 200810188570A CN 101465133 A CN101465133 A CN 101465133A
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Abstract

本发明的光信息记录装置具有空间光调制器(209)、相位掩膜(212)、聚光部，其中，所述空间光调制器(209)将照射光变换为二维调制图案的信息光，所述二维调制图案的信息光承载信息并由多个第1区域构成；所述相位掩膜(212)是：配置有空间相位不同的多个第2区域、各个第2区域的边界由OFF像素形成，通过对所述照射光或信息光付与相位从而对所述激光或信息光的相位进行调制；所述聚光部用于将信息光和参照光聚光在全息存储记录介质(214)上；所述二维调制图案的所述多个第1区域的边界和所述多个第2区域的边界一致。不需要高精度的位置一致，并且在防止读取图像的劣化的同时，还能够实现全息记录读取方式中的傅里叶面的0次光的减少。

Description

光信息记录装置和方法
技术领域
本发明涉及在光信息记录介质上全息记录信息的光信息记录装置和方法。
背景技术
到目前为止，以CD(光盘)、DVD(数字化视频光盘)、HD DVD(高清数字化视频光盘)等为代表的光信息记录介质主要是通过激光的短波长化和对物透镜的数值孔径(NA)的增大来对应记录密度的增加。但是，由于技术的理由等，这些方法基本已经接近极限，人们迫切希望通过其他的手段、方式来增大记录密度。
在各种提议中，近年来，使用全息的体积记录型高密度光记录介质(以下称为“全息存储记录介质”)以及全息存储的记录读取装置的开发向着实用化的方向进行。
全息记录方式的记录原理是：通过使信息光和参照光在全息存储记录介质的全息记录层中干涉，从而三维地将信息记录为微细的干涉条纹。又，全息记录方式中，在全息存储记录介质的全息记录层的同一地点、或相互重合的地点，可以对多个信息进行多重记录。因此，以HD DVD、蓝光为代表的、通过以凹区(pit)或印记在平面内记录信息的2维记录能够实现显著的大容量化。
全息记录读取的方式大致可以分为：从同一光源被波面分离的信息光和参照光以不同光路向全息存储记录介质入射的2光束方式和以同一光路将信息光和参照光向全息存储记录介质入射的同轴方式这两种方式。它们的基本记录原理都是：由液晶元件和数码、微镜、设备等空间光调制器对激光进行空间调制、将承载信息的信息光通过物镜向全息存储记录介质聚光，在焦点面或其附近使其与参照光干涉从而记录信息。作为全息存储记录介质，代表性的有作为感光材料的光聚合物，是折射率根据强度分布而变化的材料。如人们所熟知的，通过物镜的傅里叶变换作用，信息光电场的傅里叶变换像、即空间频率分布记录在焦点面内。全息记录读取方式中，将物镜称为傅里叶变换透镜、将物镜的焦点面称为傅里叶面。
空间光调制器具有ON像素和OFF像素的许多像素，由于通过ON像素和OFF像素调制的信息光含有许多空间频率成分，所以傅里叶变换像成为由许多亮点构成的2维调制图案。在这个傅里叶变换像的中心产生的0次光斑点是与信息光的DC(直流)成分相对应的斑点、全息记录时，通常，与其他区域相比较，成为多个数量级的高强度的亮点，但是，这却成为高密度化记录的弊端的主要原因。即，高亮度的0次光斑点超过全息存储记录介质的动态范围，导致无法进行线性记录、SN比下降。又，在多重记录时，该高亮度的0次光斑点重复的话，由于0次光斑点位置的全息存储记录介质被过度感光、消耗，因此根据情况全息存储记录介质被灼伤从而无法记录。
作为该高亮度的0次光斑点的低减方法的第一个现有技术，使用相位掩膜的傅里叶面强度分布的平滑化广为人知(例如，参考非专利文献1)。在这个现有技术中，通过使用空间光调制器和像素匹配的相位掩膜在信息光的各个像素重叠随机的相位从而将傅里叶面强度分布平滑化的方法。这里，像素匹配是指空间光调制器和相位掩膜的像素宽度、像素边界一致。
不使用相位掩膜时，来自各个像素的电场在傅里叶面建设地(constructive)干涉形成高亮度的0次光斑点，但当使用相位掩膜时，由于来自各个像素的电场以随机的相位重叠，0次光强度降低。
高亮度的0次光斑点减少方法的第2个现有技术，已知的有：在向全息存储记录介质照射信息光的前方位置配置遮光滤光器，通过这个遮光滤光器除去傅里叶变换像或散焦位置的菲涅耳变换像的一部分的方法(例如，参考专利文献1和2)。具体地，在这些现有技术中，在光轴中心配置遮光滤光器，除去部分或者全部高亮度的0次光斑点，以实现光量的降低。
又，高亮度的0次光斑点减少方法的第3个现有技术，已知的有：在全息存储记录介质中，通过使与信息光的傅里叶面的0次光干涉的参照光部分减光，从而降低由于干涉产生的强度分布的最大强度的方法(例如参照专利文献3)。
【非专利文献1】Michael J.O’Callaghan，John R.McNeil，Chris Walker，and MarkHandschy，“Satial light modulators with integrated phase masks for holographic data storage”，Tech.Digest of ODS 2006，(IEEE 2006)，pp.23-25
【专利文献1】日本专利特开2004-198816号公报
【专利文献2】日本专利特开2007-172682号公报
【专利文献3】日本专利特开2005-352097号公报
发明要解决的问题
但是，空间调制器的像素匹配通常是10μm左右，为了使相位掩膜与空间调制器像素匹配，需要1μm左右的校准精度，因此，在第一个现有技术中，必须要高精度的位置一致，这在实用上是不现实的。
又，使用遮光滤光器将信息光或参照光的傅里叶变换像、或散焦位置的菲涅耳变换像的一部分除去的第二个现有技术中，光利用效率、读取光量降低，成为多重记录的弊端。此外，因为傅里叶面是信息光的频率空间，除去一部分与除去信息光的DC成分相对应，产生读取图像的劣化。又，在第3个现有技术中，没有提及对被减光记录的0次光读取时的复原方法，会产生读取图像的劣化。
发明内容
本发明鉴于上述问题应运而生，目的在于提供一种光信息记录装置和方法，该装置和方法不需要高精度的位置一致，并且，在防止读取图像劣化的同时，还能够实现全息记录读取方式中的傅里叶面的0次光的减少。
为了解决上述问题、达到目的，本发明的光信息记录装置，特征在于：具有射出照射光的光源、空间光调制器、相位调制部、聚光部，其中，所述空间光调制器是：将上述照射光变换为二维调制图案的信息光，所述二维调制图案的信息光承载信息并由多个第1区域构成，各个第1区域的边界由OFF像素形成；所述相位调制部是：配置有空间相位不同的多个第2区域、通过对上述照射光或上述信息光付与相位从而进行上述照射光或上述信息光的相位调制；上述聚光部用于将上述信息光和所述参照光聚光在光信息记录介质上，上述光信息记录介质通过上述信息光和参照光的干涉生成的干涉条纹，能够将上述信息作为全息进行记录；上述二维调制图案的上述多个第1区域的边界和上述多个第2区域的边界一致。
又，本发明是由上述光信息记录装置实行的方法。
发明效果
根据本发明，能够达到这样的效果：不需要高精度的位置一致，且，在防止读取图像的劣化同时，还能够实现全息记录读取方式中的傅里叶面的0次光的减少。
附图说明
图1：表示实施方式1的全息存储记录读取装置的光学系统构成的模式图。
图2-1：表示相位掩膜212相对于信息光付与的相位的构成的模式图。
图2-2：相位掩膜212的概略构成图。
图3：表示从空间光调制器209射出的信息光的2维调制图案像的模式图。
图4：用于说明平面内位置偏移容限的图。
图5：表示傅里叶面的强度分布的说明图。
图6-1：表示付与信息光的3值的相位的例子的模式图。
图6-2：表示使用变形例的相位掩膜时的傅里叶面的强度分布的说明图。
图7：表示实施方式2的全息存储记录读取装置的光学系统构成的模式图。
图8：表示实施方式2的变形例涉及的全息存储记录读取装置的光学系统构成的模式图。
图9：表示实施方式3的全息存储记录读取装置的光学系统的构成的模式图。
图10：实施方式3的相位掩膜912的结构的模式图。
图11-1：表示实施方式3的相位掩膜的相位图案的说明图。
图11-2：表示使用图11-1的相位图案时傅里叶面的强度分布的说明图。
图12-1：实施方式3的相位掩膜的相位图案的其他例子的说明图。
图12-2：表示使用图12-1的相位图案时的傅里叶面的强度分布的说明图。
图13-1：表示实施方式3的相位掩膜的相位图案的其他例子的说明图。
图13-2：表示使用图13-1的相位图案时的傅里叶面的强度分布的说明图。
图14-1：表示实施方式3的相位掩膜的相位图案的其他例子的说明图。
图14-2：表示使用图14-1的相位图案时的傅里叶面的强度分布的说明图。
图15-1：表示实施方式3的相位掩膜的相位图案的其他例子的说明图。
图15-2：表示使用图15-1的相位图案时的傅里叶面的强度分布的说明图。
图16-1：表示实施方式3的相位掩膜的相位图案的其他例子的说明图。
图16-2：表示使用图16-1的相位图案时的傅里叶面的强度分布的说明图。
图17：表示在不使用相位掩膜的现有技术中将步进角设为10度时的傅里叶面的光斑点的一例的模式图。
图18：表示使用实施方式4的相位掩膜、将步进角设为10度时的傅里叶面的光斑点的一例的模式图。
图19：表示角度多重记录的控制处理的顺序的流程图。
符号说明
201：半导体激光装置
202a，202b，207a，207b，210a，210b 中继透镜
205，216 1/2波长板
209，909 空间光调制器
212，712，812，912 相位掩膜
213 傅里叶变换透镜
218a，218b 缩小系中继透镜
221 快门
224 摄像器
301 中央部
303 边界
401 像素
403 像
601 斑点
1002 透明电极
1004 透明电极
1005 液晶分子
具体实施方式
以下结合附图，详细说明本发明的光信息记录装置和方法的最佳实施方式。
(实施方式1)
图1是表示实施方式1的全息存储记录读取装置的光学系构成的模式图。本实施方式中，采用2光束方式的光学系统，即信息光和参照光经由各自的透镜等向全息存储记录介质214上照射以使在全息存储记录介质214上重叠。但是，光学系并不局限于2光束方式，也可以采用同轴方式(共线方式)的光学系，即信息光和参照光从同一方向经由同一物镜等以具有同一中心轴的形态向全息存储记录介质214上入射。
半导体激光装置201是射出激光的激光光源，为了提高记录读取的品质，从半导体激光装置201射出的激光向由透镜202a、202b、孔隙203构成的空间滤光器入射，通过这个空间滤光器将不要的光和噪音除去。从空间滤光器射出的除去了不要的光和噪音的激光在可变光阑204被缩小成必要的光束径，然后，光束径被缩小的激光被镜子反射，经1/2波长板205调整偏振光方向、向偏振光光束分离器206入射。
入射到偏振光光束分离器206后的激光被波面分离。激光中透过偏振光光束分离器206的激光成为P偏振光、通过中继透镜207a、207b入射到偏振光光束分离器208。这里，记录时快门221为开放状态。所述激光透过偏振光光束分离器208、在空间光调制器209调制强度、变换成信息光。
这里，本实施方式中，空间光调制器209用来将激光变化成2维调制图案的信息光，所述2维调制图案的信息光承载信息、由多个第1区域构成、各个第1区域的边界由OFF像素构成，本实施方式在空间调制器209中使用强介电性液晶。强介电性液晶应答速度为数10μs的高速，适用于全息记录读取方式。
从空间调制器209射出的信息光是将应该记录的信息数字符号化、并编入错误订正的二维调制图案，由许多明点和暗点构成。
由空间光调制器209调制了强度的信息光，被偏振光光束分离器208反射，通过中继透镜210a、210b和可变光阑211，入射到相位掩膜212.
这里，空间光调制器209、中继透镜210a、210b、相位掩膜212通过以透镜焦距间隔配置的4f光学系而配置。因此，由空间光调制器209调制了强度的信息光的二维调制图案的像在相位掩膜212的位置成像。
相位掩膜212配置有空间相位不同的多个区域(第2区域)，用于调制信息光的相位。关于相位掩膜212的详细情况将在后面详细叙述。
由相位掩膜212调制了相位的信息光219通过傅里叶变换透镜213收束，从盘片状全息存储记录介质214的背面(主轴电动机215侧)照射在安装在主轴电动机215上的全息存储记录介质214上。这里，信息光电场的振动方向表示为与入射面垂直的、TE(横向电模式)偏振光的情况，但是也可以是电场的振动方向在入射面内的TM(横向磁模式)偏振光或其他的椭圆偏振光。
另一方面，入射到偏振光光束分离器206的激光中，被偏振光光束分离器206反射后的激光成为S偏振光，用作为参照光。该参照光通过1/2波长板216，被变换成与入射到全息存储记录介质214的信息光219相同的偏振光状态，然后，被镜子、电流镜217反射。参照光通过缩小系中继透镜218a、218b缩小光束径，照射全息存储记录介质214，在全息存储记录介质214的全息记录层与信息光219干涉从而记录信息。
本实施方式涉及的全息存储记录介质214是透过型记录介质，含有方向相对的两个基板和夹在两个基板之间的全息记录层。
基板由玻璃、聚碳酸酯、丙烯酸树脂等具有透光性的材质形成。但是，基板的材质并不限定于这些，例如，并不需要对全波长的激光具有透过性，只要由对所使用的激光的波长具有透过性的材质形成即可。
全息记录层由全息记录材料形成。全息记录材料是使激光的信息光和参照光干涉从而形成全息的材料。作为全息记录材料，代表性的有光聚合物。光聚合物是利用了聚合性化合物(聚合物)的光聚合的感光材料，一般含有作为主成分的聚合物和光聚合引发剂、在记录前后起保持体积作用的具有多孔质结构的基质。又，为了在信号读取时获得充分的衍射效率以及角度多重时获得充分的角度分解能，记录材料的厚度理想的是大于等于100μm左右。除此之外，全息记录材料也可以使用重铬酸明胶或光反射结晶等材料。
通过这样的光学系，对全息存储记录介质214的全息记录层的全息记录，按照下述的方式进行。首先，信息光和参照光在全息记录层中重合形成干涉条纹。此时，光聚合物中的光聚合引发剂吸收光子而活性化，引发、促进干涉条纹明部的单体的聚合。当单体的聚合继续、存在于干涉条纹明部的单体被消耗的话，单体从干涉条纹暗部向明部移动供给，结果，干涉条纹图案的明部和暗部产生密度差。由此，形成与干涉条纹图案的强度分布相应的折射率调制、进行全息记录。
本实施方式的全息记录方式采用环绕y轴(参考图1)的角度多重记录方式。即，使电流镜217旋转驱动，使参照光220的指向全息存储记录介质214的入射角变化、进行信息记录的角度多重记录。又，环绕y轴的角度多重记录以外，在x轴方向和y轴方向上使信息光和参照光与全息存储记录介质214的相对位置移动、进行移动多重记录。
读取全息存储记录介质214时，快门221处于闭合状态而遮挡信息光219，只让参照光220入射全息存储记录介质214。
此时，旋转驱动配置在全息记录介质214的盘片表面侧的电流镜222，反射参照光以使来路和去路同轴。被电流镜222反射的参照光，从全息记录介质214衍射、作为读取光射出。该读取光通过傅里叶变换透镜213被变换成平行光，通过可变1/2波长板223(Switchable half wave plate)，使偏振光方向旋转90度成为P偏振光。其后，读取光被相位掩膜212调制相位后，透过中继透镜210a、210b，透过偏振光光束分离器208。读取光被由CMOS或CCD的二维摄像元件构成的摄像器224受光、取得读取像。
接着，详细说明相位掩膜212。图2-1是表示相位掩膜212相对于信息光付与的相位的结构的模式图。图2-2是相位掩膜212的概略构成图。
相位掩膜212在空间光调制器209和全息记录介质214之间，且配置在由空间光调制器209射出的信息光的二维调制图案通过中继透镜210a、210b成像的位置。相位掩膜212由多个由像素构成的区域(第2区域)所构成，本实施方式是由16个区域所构成。图2-1所表示的相位0、π表示向经过各个区域的信息光付与的相位。这样，本实施方式中，以0、π的2值的图案付与相位从而调制信息光的相位。相位掩膜212的结构，如图2-2所示，像0、π一样，是根据付与的相位具有不同的厚度(宽度)的凹凸结构。这样，通过付与信息光不同的相位，高亮度的0次光斑点被分散成多个斑点，能够降低强度。
本实施方式中，以16个区域构成相位掩膜212，但并不局限于此，可以构成具有任意个数的区域的相位掩膜212。
本实施方式的相位掩膜212中，将形成相位掩膜212的材质的激光的波长λ的折射率设为n时，给予相位差π的阶差h如式(1)所示。
h = λ 2 ( n - 1 ) · · · ( 1 )
例如，材质的折射率n＝1.5时，使阶差为1波长即可。
各个区域的边界104，对应于由空间光调制器209形成的二维调制图案像的后述数据区域的边界作成。即，制作相位掩膜212的阶差，使相位掩膜212的各个区域的边界104与来自空间光调制器209的二维调制图案在相位掩膜212上成像的多个数据区域的边界(OFF像素)一致。
图3是表示从空间光调制器209射出的信息光的二维调制图案像的模式图。
图3所示的信息光的二维调制图案像中，由许多明点和暗点构成的中央部301是将应该记录的信息进行了数字符号化后的数据区域。二维调制图案像的四个角是同步符号(シンクマ—ク)302。图3中，将数据区域的4×4＝16像素定为1单位，表示以特定数的像素为明点的调制方式所调制的数据，数据区域为24单位×24单位。
又，数据区域的边界303，作为1像素宽度的纵横3根未使用的区域(OFF像素)进行设定。通过设定该边界303，如后面所述，能够提高相位掩膜212的位置偏移容限。
数据区域的一边是4像素×24单位+边界3像素＝99像素，数据区域约为1万像素。图3的例子的情况下，数据区域中的边界303的比例是(99×3-9)/99/99＝约6％，变得有些数据效率低下。但是，图3中，为了便于说明并使输入图像易于观看，以99×99像素表示数据区域，但是一般是以数100×数100像素＝10万像素左右用作为数据区域。这时，由于数据区域中的边界(未使用区域)的比例为1％左右，所以数据效率的低下基本不是什么问题。
接着，对相位掩膜212的位置偏移容限进行说明。以下，分别对平面内位置偏移、光轴方向位置偏移、旋转偏移的容限进行说明。
首先，说明平面内位置偏移容限。
将空间光调制器209的1像素宽度设为10μm，图1所示的中继透镜210a、210b的成像倍率设为1倍的话，如图4所示，空间光调制器209的数据区域的边界(OFF像素)在相位掩膜上的像宽度为10μm。
接着，对使用这样的相位掩膜212时的相位掩膜212的平面内位置偏移容限进行说明。
空间光调制器209的像素401，通过中继透镜210在相位掩膜212上成像。只要在空间光调制器209的像素的像403的OFF像素内设置相位掩膜212的区域的边界就好，因此，可以确保10μm的位置偏移。又，由于图1所示的中继透镜210a、210b的倍率通常为1以上，因此，容限得以进一步提高。因此，实用上，相位掩膜212的平面内位置偏移容限在充分允许范围内。
接着，对相位掩膜的光轴方向位置偏移容限进行说明。关于光轴方向位置偏移容限，只要是图1所示的透镜210b的焦深内即可。将透镜的焦深设为d、激光波长设为λ、透镜数值孔径设为NA时，光轴方向位置偏移容限如(2)式所示。这里，焦深定义为像的中心强度成为完全无像差的80％时的深度。
d = ± λ 2 NA 2 · · · ( 2 )
作为全息存储记录读取装置的妥当的数值，将激光波长λ设为0.405μm，透镜数值孔径NA设为0.05进行计算时，焦深d＝±81μm，相位掩膜212的光轴方向位置偏移容限在充分容许范围内。
接着，对相位掩膜212的旋转偏移容限进行说明。将空间光调制器209设为300×300像素、1像素宽度设为10μm，图1所示的中继透镜210a、210b的成像倍率设为1倍。此时，空间光调制器209的数据区域边界在相位掩膜212上的像为3000μm×10μm。只要在这个边界区域内配置相位掩膜212的边界即可，所以旋转偏移容限是
Figure A200810188570D0012155438QIETU
Figure A200810188570D0012155445QIETU
度、在充分容许范围内。
作为现有技术的非专利文献1中公开的像素匹配的相位掩膜，需要与空间光调制器的像素数同等的分割数。即，有必要将数100×数100的分割区域设置在相位掩膜上，相位掩膜的制作困难、且制作成本增大。
与之相对，本实施方式涉及的相位掩膜212，由于分割数、即区域的数量与上述现有技术相比极少，因此，相位掩膜212的制作容易、制作成本也可以降低，同时，如上所述，平面内位置偏移容限、光轴方向位置偏移、旋转偏移容限都在容许范围内。
又，将像素匹配的现有的相位掩膜配置在与本实施方式的相位掩膜212同样的位置时，有必要制成也考虑了中继透镜210a、210b的倍率的像素宽度的相位掩膜。但是，中继透镜210a、210b的倍率由于透镜焦距的个体差异而产生不均。因此，匹配像素的相位掩膜的制作成品率恶化，批量生产变得非常困难。鉴于此，本实施方式的相位掩膜212中，通过在空间光调制器209的二维调制图案上设置由数据区域的OFF像素形成的边界和个数少的区域，从而使相位掩膜的批量化生产成为可能，位置偏移、光轴方向偏移以及旋转偏移容限的意义也变大。
图5是表示傅里叶面的强度分布的说明图。图5中表示光轴中心附近100μm×100μm的强度分布，激光波长0.405μm、傅里叶变换透镜开口上的输入画像宽度为3mm、傅里叶变换透镜焦距为80mm的解析结果。如图5所示，不使用相位掩膜212时生成的高亮度0次光斑点消失，分散为4个斑点501。4个斑点的强度是不使用相位掩膜时的0次光斑点的强度的约20％(解析值)，表明作为傅里叶面的0次光减少对策是有效的。又，本实施方式中，由于不使用现有技术采用的遮挡滤光器，能够缓解光利用率的降低和缓解读取光量的降低。
被空间光调制器209调制后的信息光通过相位掩膜212在来路和去路上被付与相位并被摄像器检出，但是由于读取光以与电场的平方成正比的强度被检出，所以因付与相位而产生的读取信号的劣化就不成为什么问题了。
这样，本实施方式中，通过使用相位掩膜212，不需要高精度的位置一致，且，在防止读取图像的劣化同时，还能够实现全息记录读取方式中的傅里叶面的0次光的减少。
即，本实施方式中，由于在来自空间光调制器209的二维调制图案的数据区域的由OFF像素构成的区域内设置相位掩膜的212的区域边界，区域数也较少，相位掩膜212的位置偏移、光轴方向偏移以及旋转偏移容限得以提高，不再需要高精度的位置一致。
又，本实施方式中，由于相位掩膜212向信息光付与不同的相位，能够将傅里叶面的高亮度0次光斑点分散为多个斑点，能够减少高亮度斑点、防止读取图像的劣化。
又，本实施方式中，由于没有使用现有技术那样的遮光滤光器，因而没有光利用率和读取光量的降低，能够防止读取图像的劣化。
进而，本实施方式中，由于相位掩膜212的区域数少，能够降低制造成本。
(变形例)
通过相位掩膜212向信息光付与的相位并不限定在2值，也可以是3值以上。图6-1是表示向信息光付与的3值的相位的例子的模式图。虽然在图6-1所示的例子中，区域的数与实施例1同样地是16个，但是付与的相位是0、π/2、π这三个值。与实施例1同样，相位掩膜的结构是与相位对应地形成相位掩膜的厚度方向的阶差。例如，将相位掩膜材质的激光波长λ的折射率设为n时，给予相位差π/2的阶差h，由(3)式所示，给予相位差π的阶差h由(4)式所示。
h = λ 4 ( n - 1 ) · · · ( 3 )
h = λ 2 ( n - 1 ) · · · ( 4 )
图6-2是说明使用变形例的相位掩膜时傅里叶面的强度分布的说明图。如图6-2所示，不使用相位掩膜时的高亮度0次光斑点，通过相位掩膜被分散成5个斑点601。在图6-2中，包含强度弱的斑点的话，被分散成9个斑点。最大强度是不使用相位掩膜时的0次光斑点强度的约15％(解析值)，能够减少傅里叶面的0次光。
(实施方式2)
实施方式1中，在空间光调制器209和全息存储记录介质214之间，将相位掩膜设置在来自空间光调制器209的2维调制图案成像的位置上，但是在这个实施方式中，是将相位掩膜设置在位于半导体激光装置和空间光调制器209之间且在使相位掩膜的像在空间光调制器209上成像的位置上。
图7是表示实施方式2的全息存储记录读取装置的光学系的构成的模式图。本实施方式中，如图7所示，相位掩膜712设置在从半导体激光装置201到空间光调制器209之间，相位掩膜712的多个区域的边界设置在与从空间光调制器209射出的二维调制图案的多个数据区域的边界相一致的位置。即，设置在相位掩膜712的像在空间光调制器209上成像的位置上。相位掩膜712的构成以及其他光学系的构成都和实施方式1同样。
这样的情况下，只要是相位掩膜712的像在空间光调制器209上成像即可，所以只要使相位掩膜712、准直仪透镜207a、207n、空间光调制器209为4f光学配置即可。
这样，在实施方式2中，将相位掩膜712设置在半导体激光装置201和空间光调制器209之间，相位掩膜712的多个区域的边界设置在与从空间光调制器209射出的二维调制图案的多个数据区域的边界相一致的位置上，因此，不需要高精度的位置一致，且，在防止读取图像的劣化同时，还能够实现全息记录读取方式中的傅里叶面的0次光的减少。
(变形例)
相位掩膜712设置在半导体激光装置201和空间光调制器209之间，相位掩膜712的多个区域的边界设置在与从空间光调制器209射出的二维调制图案的多个数据区域的边界相一致的位置上，只要是这样，则不限定于实施方式2的位置。例如，可以将相位掩膜构成为与空间光调制器209一体形成。
图8是表示实施方式2的变形例的全息记录读取装置的光学系结构的模式图。在这个变形例中，如图8所示，相位掩膜812设置在半导体激光装置201和空间光调制器209之间，在相位掩膜812的多个区域的边界与从空间光调制器209射出的二维调制图案的多个数据区域的边界相一致的位置上，与空间光调制器209形成为一体。相位掩膜812的结构以及其他光学系的结构与实施例1一样。
这样的情况下，考虑到激光二次通过相位掩膜812、付加相位即可。因此，上述(2)式中，将相位掩膜812的材质的折射率n定为1.5、阶差h定为0.5波长即可。
这样，实施方式2的变形例中，除了具有与实施方式2同样的效果，相位掩膜812与空间光调制器209一体形成，因此，相位掩膜812和空间光调制器209的制造可以变得简单。
(实施方式3)
在实施方式1和2的全息存储记录读取装置中，相位掩膜向信息光或激光付与的相位是固定的，但是，在本实施方式3中，相位掩膜向信息光付与的相位是可变的。
图9是表示实施方式3的全息存储记录读取装置的光学系的结构的模式图。本实施方式中，与实施方式1同样，相位掩膜912在空间光调制器909和全息存储记录介质214之间，且设置在从空间光调制器909射出的信息光的二维调制图案由中继透镜210a、210b成像的位置上。
这里，本实施方式的相位掩膜912使用液晶面板，通过相位掩膜驱动装置902施加电压，由此，向信息光付与的相位变成电可变的。
本实施方式中，使用DMD(数字微镜设备)作为空间光调制器909。
又，本实施方式中，在参照光透过透过型全息记录介质214的位置上设置傅里叶变换透镜905，摄像器224对透过全息存储记录介质214的读取光受光。
进而，本实施方式的全息存储记录读取装置中，不驱动电流镜等光学系，而是通过驱动器904驱动全息存储记录介质214，对系统控制器(图中未表示)驱动器904进行控制，以进行2轴角度多重记录、即，图9中的环绕z轴(环绕全息存储记录介质214的旋转轴)的角度多重记录和环绕y轴(环绕垂直于全息存储记录介质214的旋转轴且与全息记录介质的面平行方向的轴)的角度多重记录。
上述环绕2轴的角度多重记录方法使用美国专利第5,483,365号公报所公开的技术。在美国专利第5,483,365号公报的文献中，将这个角度多重记录方式称为peristrophicmultiplexing。这个方法除了全息记录介质的驱动系以外没有光学系驱动部，因此是一种简便的系统结构，又，在本实施方式对这个peristrophic multiplexing多重记录方式特别有效。
其他的光学系的结构与实施例1同样。又，由空间光调制器909所调制的二维调制图案也与实施方式1一样。
本实施方式的相位掩膜912，与实施例1一样，具有16个区域。
图10是表示实施方式3的相位掩膜912的结构的模式图。本实施方式的相位掩膜912(液晶面板)，如图10所示，用配向膜1001夹持液晶分子1005，在其外侧设置有ITO(氧化铟锡)等构成的透明电极1004和分割型透明电极1002。分离型透明电极1002可以独立地电压施加相位掩膜的各个区域。图10中为了便于说明，只表示了两个区域的配线状态，其他区域的配线状态省略。
在透明电极1002的外侧形成有玻璃基板1003作为保护层。液晶分子1005使用在光轴方向和与之垂直的方向上折射率不同的各向异性材料(例如代表的有向列型液晶)。
通过具有电源和开关元件的相位掩膜驱动装置902在透明电极1002、分离型透明电极1004上施加电压的话，如图10所示，能够改变液晶分子1005的方向。由此，使相对于透过相位掩膜912的信息光的折射率变化，结果，能够控制向信息光付与的相位。
相位掩膜912本身被用于与现行的光盘的盘片倾斜相伴的慧形像差补偿或与盘片厚度误差相伴的球面像差补偿，能够低成本制作。
与实施例1同样，关于对平面内位置偏移、光轴方向偏移、旋转偏移的容限，都在实用上的容许范围内。
本实施方式中，通过这样的相位掩膜驱动装置902向相位掩膜912施加电压，由此，能够使向信息光付与的相位变化，相位的变化图案示于图11-1、12-1、13-1、14-1、15-1、16-1，这时的傅里叶面的光轴中心附近100μm×100μm的强度分布示于图11-2、12-2、13-2、14-2、15-2、16-2。图11-2、12-2、13-2、14-2、15-2、16-2是激光波长为0.405μm、傅里叶变换透镜开口上的输入图像宽度为3mm、傅里叶变换透镜焦距为80mm的解析结果。这里，相位掩膜912的相位为图n-1的图案时的傅里叶面强度分布示于图n-2。
又，如图11-1、12-1、13-1、14-1、15-1、16-1所示，本实施方式的相位掩膜912中，付与的相位是0、π的2值、是6种相位图案、是可变的，但也可使用3值以上的相位。又，相位图案以及其数量都不局限于此。
与实施例1同样，本实施方式中，相位掩膜912在各区域用不同的相位付与信息光，因而高亮度0次光斑点被分散为多个斑点，强度能够降低，此外，通过变换为图11-1、12-1、13-1、14-1、15-1、16-1的不同的相位图案，可以改变被分散的斑点的位置和个数。
即，本实施方式中，通过系统控制器(图中未表示)的指令驱动相位掩膜驱动装置902，使相位掩膜912的相位图案变化、使向信息光付与的相位变化，由此，改变斑点的位置和个数，同时，在全息存储记录介质214上进行多重记录。由此，能够回避高亮度斑点的过度的重复，减少高亮度斑点，防止信息记录介质的灼伤。
例如，图11-1、12-1、13-1、14-1、15-1的相位图案的情况下，如图11-2、12-2、13-2、14-2、15-2所示，没有斑点的空间重复。因此，对全息存储记录介质214进行信息的多重记录时，使用图11-1、12-1、13-1、14-1、15-1的相位图案以任意的顺序变化相位，以此向信息光付与相位，由此，可以回避高亮度斑点的过度重复。
又，傅里叶面中的分散的多个斑点，对于使用了本实施方式的全息存储记录读取装置所采用的2轴的角度多重记录方式(peristrophic multiplexing)特别有效。关于环绕z轴的角度多重记录中的角度选择性(Bragg selectivity)，记载在技术文献Kevin Curtis，Allen Pu，and Demetri Psaltis，“Method for holographic storage using peristrophicmultiplexing”，OPTICS LETTERS，Vol.19，No.13，pp993-994(1994)的(5)式中。这里，角度选择性是指读取时读取光量从峰值变为零值(first null)的旋转角度。
根据这个技术文献的(5)式，激光的波长设为λ、全息记录材料中的参照光的入射角设为θr、信息光的入射角为θs，全息记录层的全息记录材料的厚度设为y时，角度选择性dθ如式(6)所示。
dθ = [ 2 λ t · cos θ s sin θ r ( sin θ s + sin θ r ) ] 1 / 2 · · · ( 6 )
这里，作为全息记录读取装置的适当的数值，将激光的波长λ设为0.405μm、参照光的入射角θr以及信息光的入射角θs分别设为25度、记录材料no厚度也设为100μm，计算式(6)，得到角度选择性dθ大约为8.2度。虽然角度多重记录的步进角设定在角度选择性以上，但是从降低交调失真噪音的观点这样是比较理想的。
图17是表示不使用相位掩膜的现有技术中，将步进角设为10度时的傅里叶面的光斑点的一个例子的模式图。图18是表示使用实施方式4的相位掩膜，将步进角设为10度时的傅里叶面的光斑点的一个例子的模式图。
图17、18中，用固定在全息存储记录介质上的坐标系x’、y’、z’来表示，将全息存储记录介质的表面设为x’、y’面。
如图17所示，不使用相位掩膜时，高亮度0次光斑点的位置相对于环绕z轴的旋转不变化。因此，每次进行角度多重记录时，0次光斑点重叠、全息存储记录介质过度感光，被消耗。
与之相对，本实施方式中，由于使用相位掩膜，如图18所示，以步进角10度进行4梯度的角度多重记录的话，0次光斑点分散为2个斑点，与图14-1所示的相位图案和图14-2所示的傅里叶面的强度分布相对应。从图18可以看出，相对于环绕z轴的旋转被分散的两个斑点的位置发生变化，因此，能够回避光斑点的过度重复、能够非常有效地防止傅里叶面0次光的重复。
又，本实施方式的全息存储记录装置中，在使相位掩膜912的相位图案发生变化的同时，进行相对于全息存储记录介质214的信息的角度多重记录。
图19表示角度多重记录的控制处理的顺序的流程图。首先，进行角度多重记录时，系统控制器将改变相位掩膜912的相位图案的指令输出给相位驱动装置902，接受了这个指令的相位掩膜驱动装置902在相位掩膜912上施加电压，将相位图案变更为图11-1、12-1、14-1、15-1中的任一相位图案(步骤S11)。
系统控制器向驱动器904发送驱动指令，使全息存储记录介质214以上述步进角旋转移动(步骤S12)。接着，从半导体激光装置201射出激光、通过信息光和参照光的干涉在全息存储记录介质214上记录信息(步骤S13)。到信息记录结束之前反复进行这些从步骤S11到步骤S13的处理(步骤S14)。由此，使相位掩膜912的相位图案发生变化的同时，进行角度多重记录，因此，能够更好地分散傅里叶面的0次光斑点，能够实现高亮度斑点的减少。
这样，实施方式4的全息存储记录读取装置中，除实施方式1的效果以外，相位掩膜912向信息光付与的相位可变，因此，能够更有效地将傅里叶面的高亮度0次光斑点分散为多个斑点，从而减少高亮度斑点，防止读取图像的劣化。
又，实施方式4的全息存储记录读取装置中，对于使用2轴的角度多重方式(peristrophic multiplexing)更有效地将傅里叶面的高亮度0次光斑点分散成多个斑点，能够有效地防止读取图像的劣化。
在实施方式1～4中，举出适用于全息存储记录读取装置的例子进行了说明，本发明也能够适用于对全息存储记录介质只进行信息记录的全息存储记录装置。
本发明并不局限于上述实施方式，在实施阶段只要在不超出宗旨的范围内可以改变构成要素使其具体化。又，通过上述实施方式公开的多个构成要素的适宜组合，可以形成各种发明。例如，可以从实施方式所表示的全构成要素中删减几个构成要素。进而，也可以将跨越不同实施方式之间的构成要素适宜组合。

Claims (11)

1.一种光信息记录装置，其特征在于，具有：
光源，射出照射光；
空间光调制器，将所述照射光变换为二维调制图案的信息光，所述二维调制图案的信息光承载信息并由多个第1区域构成，各个第1区域的边界由OFF像素形成；
相位调制部，配置有空间相位不同的多个第2区域、通过对所述照射光或所述信息光付与相位从而进行所述照射光或所述信息光的相位调制；
聚光部，其使所述信息光和所述参照光向光信息记录介质聚光，所述光信息记录介质通过所述信息光和参照光的干涉生成的干涉条纹，可将所述信息作为全息进行记录；
其中，所述二维调制图案的所述多个第1区域的边界和所述多个第2区域的边界一致。
2.根据权利要求1记载光信息记录装置，其特征在于，所述多个第2区域分别具有与相位相应的厚度阶差而形成。
3.根据权利要求1记载的光信息记录装置，其特征在于，所述多个第2区域向透过的所述信息光付与不同的2值的相位。
4.根据权利要求1记载的光信息记录装置，其特征在于，所述多个第2区域向透过的所述信息光付与不同的3值以上的相位。
5.根据权利要求1记载的光信息记录装置，其特征在于，还具有施加部，所述施加部通过向所述多个第2区域施加，从而改变所述多个第2区域的各自的相位，
所述多个第2区域，由相位电可变的液晶元件形成。
6.根据权利要求5记载的光信息记录装置，其特征在于，还具有：
驱动部，驱动所述光信息记录介质；
控制部，在控制所述施加部以使所述多个第2区域的各自的相位发生变化的同时，控制所述驱动部以对所述光信息记录介质进行信息的多重记录。
7.根据权利要求5记载的光信息记录装置，其特征在于，所述驱动部将所述光信息记录介质向第1旋转方向和第2旋转方向移动，其中，所述第1旋转方向为环绕所述光信息记录介质的旋转轴的方向，所述第2旋转方向为环绕垂直于所述旋转轴且与全息存储记录介质的面平行的轴的方向，
所述控制部使所述光信息记录介质向所述第1旋转方向和所述第2旋转方向旋转移动的同时，控制所述驱动部以对所述光信息记录介质进行信息的角度多重记录。
8.根据权利要求1至7中任一项所记载的光信息记录装置，其特征在于，所述相位调制部位于所述空间光调制部和所述光信息记录介质之间的所述二维调制图案成像的位置，并设置在所述多个第1区域的边界在所述多个第2区域的边界成像的位置上，对从所述空间光调制器射出的所述信息光进行相位调制。
9.根据权利要求1至7中任一项所记载的光信息记录装置，其特征在于，所述相位调制部位于所述光源和所述空间光调制器之间，并设置在所述多个第2区域的边界与从所述空间光调制器射出的所述2维调制图案的所述多个第1区域的边界相一致的位置上，对从所述光源射出的所述照射光进行相位调制。
10.根据权利要求9记载的光信息记录装置，其特征在于，所述相位调制部与所述空间光调制器一体形成。
11.一种光信息记录方法，其特征在于，具有：
通过空间光调制器将从光源射出的照射光变换成二维调制图案的信息光的工序，所述二维调制图案的信息光承载信息并由多个第1区域构成，各个第1区域的边界由OFF像素形成；
利用配置有空间相位不同的多个第2区域的相位调制部，对所述照射光或所述信息光付与相位来对所述照射光或所述信息光进行相位调制的所述照射光或所述信息光的相位调制工序；
将所述信息光和所述参照光聚光在信息记录介质上的工序，所述光信息记录介质通过所述信息光和参照光的干涉生成的干涉条纹，能够将所述信息作为全息进行记录；
所述二维调制图案的所述多个第1区域的边界和所述多个第2区域的边界一致。
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