JP2000155297A - 空間変調器、ホログラム記録再生装置及び光情報処理装置 - Google Patents
空間変調器、ホログラム記録再生装置及び光情報処理装置Info
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- G03H2222/00—Light sources or light beam properties
- G03H2222/35—Transverse intensity distribution of the light beam
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H2223/00—Optical components
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H2223/00—Optical components
- G03H2223/19—Microoptic array, e.g. lens array
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H2225/00—Active addressable light modulator
- G03H2225/55—Having optical element registered to each pixel
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- Holo Graphy (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 空間変調器のピクセルをディテクタアレイの
ピクセルに正確に対応して結像させることができるよう
にし、位置合わせのトレランスを拡大し、光利用効率を
向上させる。 【解決手段】 複数のピクセルに分割された光変調部４
と、この光変調部４の各ピクセルに対応する複数のビー
ム径変換光学系を構成する少なくとも２枚以上のマイク
ロレンズアレイ２，３とを備え、各ビーム径変換光学系
は、これら各ビーム径変換光学系に対する入射光のビー
ム径よりも細いビーム径の光束を各ピクセルに入射させ
る。
ピクセルに正確に対応して結像させることができるよう
にし、位置合わせのトレランスを拡大し、光利用効率を
向上させる。 【解決手段】 複数のピクセルに分割された光変調部４
と、この光変調部４の各ピクセルに対応する複数のビー
ム径変換光学系を構成する少なくとも２枚以上のマイク
ロレンズアレイ２，３とを備え、各ビーム径変換光学系
は、これら各ビーム径変換光学系に対する入射光のビー
ム径よりも細いビーム径の光束を各ピクセルに入射させ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空間変調器、ホロ
グラム記録再生装置及び光情報処理装置に関する。
グラム記録再生装置及び光情報処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、空間変調器が提案され、また、こ
の空間変調器を用いて構成されたホログラム記録再生装
置及び光情報処理装置が提案されている。
の空間変調器を用いて構成されたホログラム記録再生装
置及び光情報処理装置が提案されている。
【０００３】例えば、角度多重方式を用いたホログラム
多重記録再生装置においては、図１１に示すように、レ
ーザ１０１より出射されたたレーザ光は、ビームスプリ
ッタ１０２により分岐される。一方の光束は、ガルバノ
ミラー１０３により、１枚１枚のホログラムに対して進
行方向を変えた参照光１０４として、記録媒体１０９に
入射する。他方の光束は、ミラー１０５によって反射さ
れた後に、空間変調器１０６を透過して記録情報を与え
られた物体光１０７として、第１のフーリエ変換レンズ
１０８によりフーリエ変換されて記録媒体１０９に入射
する。これら２光束により生じた干渉縞が、ホログラム
記録媒体１０９に記録される。
多重記録再生装置においては、図１１に示すように、レ
ーザ１０１より出射されたたレーザ光は、ビームスプリ
ッタ１０２により分岐される。一方の光束は、ガルバノ
ミラー１０３により、１枚１枚のホログラムに対して進
行方向を変えた参照光１０４として、記録媒体１０９に
入射する。他方の光束は、ミラー１０５によって反射さ
れた後に、空間変調器１０６を透過して記録情報を与え
られた物体光１０７として、第１のフーリエ変換レンズ
１０８によりフーリエ変換されて記録媒体１０９に入射
する。これら２光束により生じた干渉縞が、ホログラム
記録媒体１０９に記録される。
【０００４】再生時には、これら２光束のうち、参照光
１０４のみを記録媒体に照射して、ホログラムを再生す
る。再生された物体光は、第２のフーリエ変換レンズ１
１０により、元の物体の像をＣＣＤ１１１などの受光素
子上に結像する。
１０４のみを記録媒体に照射して、ホログラムを再生す
る。再生された物体光は、第２のフーリエ変換レンズ１
１０により、元の物体の像をＣＣＤ１１１などの受光素
子上に結像する。
【０００５】これら２枚のフーリエ変換レンズ１０８，
１１０として、それぞれ焦点距離ｆのレンズを用いるこ
とにより、等倍の再生像を得る場合には、空間変調器１
０６と第１のフーリエ変換レンズ１０８との間、第１の
フーリエ変換レンズ１０８と記録媒体１０９の中心との
間、記録媒体１０９の中心と第２のフーリエ変換レンズ
１１０との間、第２のフーリエ変換レンズ１１０とＣＣ
Ｄ１１１との間のそれぞれの光路間隔がすべてｆとなる
ようにする。
１１０として、それぞれ焦点距離ｆのレンズを用いるこ
とにより、等倍の再生像を得る場合には、空間変調器１
０６と第１のフーリエ変換レンズ１０８との間、第１の
フーリエ変換レンズ１０８と記録媒体１０９の中心との
間、記録媒体１０９の中心と第２のフーリエ変換レンズ
１１０との間、第２のフーリエ変換レンズ１１０とＣＣ
Ｄ１１１との間のそれぞれの光路間隔がすべてｆとなる
ようにする。
【０００６】記録時、再生時ともに、異なるホログラム
に対しては、別の参照光を用いることで、ホログラムを
多重記録できる。これは、角度多重方式による多重記録
ホログラムであるが、他にも、波長多重方式による多重
記録ホログラムがある。
に対しては、別の参照光を用いることで、ホログラムを
多重記録できる。これは、角度多重方式による多重記録
ホログラムであるが、他にも、波長多重方式による多重
記録ホログラムがある。
【０００７】このような、ホログラム記録再生装置や各
種の光情報処理装置において、空間変調器１０６として
液晶などを用いた場合には、空間変調器１０６のピクセ
ルをＣＣＤ（固体撮像素子）などのディテクタアレイ１
１１のピクセルに正確に対応するように結像させる必要
がある。すなわち、空間変調器１０６のピクセルとＣＣ
Ｄなどのディテクタアレイ１１１のピクセルは、図１２
に示すように、１対１に対応することが望ましい。
種の光情報処理装置において、空間変調器１０６として
液晶などを用いた場合には、空間変調器１０６のピクセ
ルをＣＣＤ（固体撮像素子）などのディテクタアレイ１
１１のピクセルに正確に対応するように結像させる必要
がある。すなわち、空間変調器１０６のピクセルとＣＣ
Ｄなどのディテクタアレイ１１１のピクセルは、図１２
に示すように、１対１に対応することが望ましい。
【０００８】しかし、数百行×数百列以上のピクセルを
正確に対応させることは、大変調整が困難であった。す
なわち、図１３に示す面内の横ずれ、図１４に示す面内
の回転、図１５に示すあおり、図１６に示す倍率誤差、
これに加えて焦点はずれを考えると、６軸以上の制御が
必要となる。
正確に対応させることは、大変調整が困難であった。す
なわち、図１３に示す面内の横ずれ、図１４に示す面内
の回転、図１５に示すあおり、図１６に示す倍率誤差、
これに加えて焦点はずれを考えると、６軸以上の制御が
必要となる。
【０００９】そこで、従来の光情報処理装置では、空間
変調器の１ピクセルをＣＣＤなどのディテクタアレイの
数ピクセル、例えば、２×２個、３×３個などに対応す
るようにして受光し、電気的な信号処理で、１ピクセル
の情報を読み出すようにすることが多かった。
変調器の１ピクセルをＣＣＤなどのディテクタアレイの
数ピクセル、例えば、２×２個、３×３個などに対応す
るようにして受光し、電気的な信号処理で、１ピクセル
の情報を読み出すようにすることが多かった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な空間変調器、ホログラム記録再生装置及び光情報処理
装置においては、できるだけ多くの情報量を並列的に扱
うことによって、処理する情報量と情報の転送速度とを
向上させることができる。一方、ＣＣＤなどディテクタ
アレイのピクセル数を増やそうとすると、回路が複雑に
なり、素子が大型化する。回路が複雑化し、素子が大型
化すると、歩留まりが低下し、コストが上昇するため、
ディテクタアレイのピクセル数を増やすことは実用的で
ない。
な空間変調器、ホログラム記録再生装置及び光情報処理
装置においては、できるだけ多くの情報量を並列的に扱
うことによって、処理する情報量と情報の転送速度とを
向上させることができる。一方、ＣＣＤなどディテクタ
アレイのピクセル数を増やそうとすると、回路が複雑に
なり、素子が大型化する。回路が複雑化し、素子が大型
化すると、歩留まりが低下し、コストが上昇するため、
ディテクタアレイのピクセル数を増やすことは実用的で
ない。
【００１１】このため、ディテクタアレイのピクセル数
を増やすことなく、処理する情報量や情報の転送速度を
向上させるため、簡単な調整手段が望まれていた。
を増やすことなく、処理する情報量や情報の転送速度を
向上させるため、簡単な調整手段が望まれていた。
【００１２】ところで、近年においては、いわゆるマイ
クロレンズなど、小型光学素子の加工技術の進歩が目覚
ましい。例えば、リソグラフィー、レーザプロセス、モ
ールディングなどの技術が駆使され、従来では不可能で
あった小型の光学素子が次々と作られるようになりつつ
ある。こうした光学素子は、回折型光学素子と屈折型光
学素子とに大別することができる。そして、ＣＣＤにお
いては、開口率を上げるために、各ピクセル上にピクセ
ルと略々同じ大きさのレンズを作成して、集光効率を上
げている。
クロレンズなど、小型光学素子の加工技術の進歩が目覚
ましい。例えば、リソグラフィー、レーザプロセス、モ
ールディングなどの技術が駆使され、従来では不可能で
あった小型の光学素子が次々と作られるようになりつつ
ある。こうした光学素子は、回折型光学素子と屈折型光
学素子とに大別することができる。そして、ＣＣＤにお
いては、開口率を上げるために、各ピクセル上にピクセ
ルと略々同じ大きさのレンズを作成して、集光効率を上
げている。
【００１３】また、古くから、平行光束の径を変換する
ためには、各種のビームエキスパンダが用いられてき
た。例えば、２つの凸レンズを用いたケプラー型ビーム
エキスパンダ、凸レンズと凹レンズを用いたガリレオ型
ビームエキスパンダ、プリズムを２つ組み合わせたアナ
モルフィックプリズムペアなどがよく知られている。こ
れらは、市販品の形で種々のものを入手することができ
る。これらビームエキスパンダは、細いビームを拡げる
ために用いられることが多いが、逆の向きに使えば太い
ビームを細くすることができる。
ためには、各種のビームエキスパンダが用いられてき
た。例えば、２つの凸レンズを用いたケプラー型ビーム
エキスパンダ、凸レンズと凹レンズを用いたガリレオ型
ビームエキスパンダ、プリズムを２つ組み合わせたアナ
モルフィックプリズムペアなどがよく知られている。こ
れらは、市販品の形で種々のものを入手することができ
る。これらビームエキスパンダは、細いビームを拡げる
ために用いられることが多いが、逆の向きに使えば太い
ビームを細くすることができる。
【００１４】そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提
案されるものであって、空間変調器のピクセルをディテ
クタアレイのピクセルに正確に対応するように結像させ
ることができるようになされ、ディテクタアレイのピク
セル数を増やすことなく、処理する情報量と情報の転送
速度とを向上させることができる空間変調器を提供し、
この空間変調器を用いたホログラム記録再生装置及び光
情報処理装置を提供しようとするものである。
案されるものであって、空間変調器のピクセルをディテ
クタアレイのピクセルに正確に対応するように結像させ
ることができるようになされ、ディテクタアレイのピク
セル数を増やすことなく、処理する情報量と情報の転送
速度とを向上させることができる空間変調器を提供し、
この空間変調器を用いたホログラム記録再生装置及び光
情報処理装置を提供しようとするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明に係る空間変調器は、複数のピクセルに分割
された光変調部と、この光変調部の各ピクセルに対応す
る複数のビーム径変換光学系を構成する少なくとも２枚
以上のマイクロレンズアレイとを備え、各ビーム径変換
光学系は、これら各ビーム径変換光学系に対する入射光
のビーム径よりも細いビーム径の光束を上記各ピクセル
に入射させることを特徴とするものである。
め、本発明に係る空間変調器は、複数のピクセルに分割
された光変調部と、この光変調部の各ピクセルに対応す
る複数のビーム径変換光学系を構成する少なくとも２枚
以上のマイクロレンズアレイとを備え、各ビーム径変換
光学系は、これら各ビーム径変換光学系に対する入射光
のビーム径よりも細いビーム径の光束を上記各ピクセル
に入射させることを特徴とするものである。
【００１６】また、本発明に係るホログラム記録再生装
置及び光情報処理装置は、上述の空間変調器を備えて構
成されていることを特徴とするものである。
置及び光情報処理装置は、上述の空間変調器を備えて構
成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。
を参照しながら説明する。
【００１８】本発明に係る空間変調器、ホログラム記録
再生装置及び光情報処理装置は、図１に示すように、光
源１と、第１のマイクロレンズアレイ２と、第２のマイ
クロレンズアレイ３と、複数のピクセルに分割された光
変調部となる空間変調器４とを有して構成されている。
再生装置及び光情報処理装置は、図１に示すように、光
源１と、第１のマイクロレンズアレイ２と、第２のマイ
クロレンズアレイ３と、複数のピクセルに分割された光
変調部となる空間変調器４とを有して構成されている。
【００１９】空間変調器４の１ピクセルがａμｍ×ｂμ
ｍであるとすると、第１及び第２のマイクロレンズアレ
イ２，３は、それぞれ１エレメントがａμｍ×ｂμｍと
なされて構成されている。また、これらマイクロレンズ
アレイ２，３の１エレメントは、焦点距離がｘｍｍ及び
ｙｍｍの凸レンズとなっており、空間変調器４の各ピク
セルに１対1で対応するビームエキスパンダを構成し
て、これら各ピクセルの入射光線側に配置されている。
ｍであるとすると、第１及び第２のマイクロレンズアレ
イ２，３は、それぞれ１エレメントがａμｍ×ｂμｍと
なされて構成されている。また、これらマイクロレンズ
アレイ２，３の１エレメントは、焦点距離がｘｍｍ及び
ｙｍｍの凸レンズとなっており、空間変調器４の各ピク
セルに１対1で対応するビームエキスパンダを構成し
て、これら各ピクセルの入射光線側に配置されている。
【００２０】入射光は、第１及び第２のレンズアレイ
２，３により分割されて多数の細いビームとなされて、
空間変調器４の各ピクセルに入射する。そして、空間変
調器４の各ピクセルの透過光は、適当な結像光学系によ
り、空間変調器４と同じアスペクト比を持つＣＣＤ（固
体撮像素子）上に結像される。
２，３により分割されて多数の細いビームとなされて、
空間変調器４の各ピクセルに入射する。そして、空間変
調器４の各ピクセルの透過光は、適当な結像光学系によ
り、空間変調器４と同じアスペクト比を持つＣＣＤ（固
体撮像素子）上に結像される。
【００２１】このとき、空間変調器４の各ピクセルの透
過光のビーム径が充分に小さければ、ＣＣＤ上でも空間
変調器の各透過光の像は、図２に示すように、ＣＣＤの
ピクセルの開口部１１ａに比べて充分小さくできるの
で、図３に示す面内の横ずれ、図４に示す面内の回転、
図５に示すあおり、図６に示す倍率誤差のいずれの調整
誤差についても許容量が大きくなり、調整が容易にな
る。
過光のビーム径が充分に小さければ、ＣＣＤ上でも空間
変調器の各透過光の像は、図２に示すように、ＣＣＤの
ピクセルの開口部１１ａに比べて充分小さくできるの
で、図３に示す面内の横ずれ、図４に示す面内の回転、
図５に示すあおり、図６に示す倍率誤差のいずれの調整
誤差についても許容量が大きくなり、調整が容易にな
る。
【００２２】ここで、空間変調器としては、図７に示す
ように、液晶７の電気光学効果を用いたものが最も一般
的に普及している。この空間変調器４は、液晶７とこの
液晶７を挟んで配設された配向膜８，８と、さらにこれ
ら配向膜８，８の外側に配設された透明電極９，９から
構成されている。
ように、液晶７の電気光学効果を用いたものが最も一般
的に普及している。この空間変調器４は、液晶７とこの
液晶７を挟んで配設された配向膜８，８と、さらにこれ
ら配向膜８，８の外側に配設された透明電極９，９から
構成されている。
【００２３】しかし、空間変調器としては、光磁気効
果、マイクロマシン、量子多重井戸、音響光学効果な
ど、さまざまな原理を用いたものが提案されており、市
販されているものも多い。本発明に係る空間変調器は、
こうしたいずれの原理を用いた空間変調器としても構成
することができる。
果、マイクロマシン、量子多重井戸、音響光学効果な
ど、さまざまな原理を用いたものが提案されており、市
販されているものも多い。本発明に係る空間変調器は、
こうしたいずれの原理を用いた空間変調器としても構成
することができる。
【００２４】空間変調器のピクセルの大きさは、現在１
５μｍ角程度のものが多い。ＣＣＤのピクセルも同程度
だが、最近では小さいものは５μｍ角程度まである。空
間変調器とＣＣＤのアスペクト比は等しいことが望まし
い。結像光学系の倍率は、この空間変調器のピクセルと
ＣＣＤのピクセルとが１：１（ａ＝ｂ）に対応するよう
にする。この倍率がずれると、図６に示すように、倍率
誤差が生じる。マイクロレンズアレイの加工を容易にす
るために、各ピクセルは、これらの値よりも大きなもの
を選択することもできる。
５μｍ角程度のものが多い。ＣＣＤのピクセルも同程度
だが、最近では小さいものは５μｍ角程度まである。空
間変調器とＣＣＤのアスペクト比は等しいことが望まし
い。結像光学系の倍率は、この空間変調器のピクセルと
ＣＣＤのピクセルとが１：１（ａ＝ｂ）に対応するよう
にする。この倍率がずれると、図６に示すように、倍率
誤差が生じる。マイクロレンズアレイの加工を容易にす
るために、各ピクセルは、これらの値よりも大きなもの
を選択することもできる。
【００２５】また、さらに図示しない結像光学系を用い
て、マイクロレンズアレイ２，３の出射面を、分割され
た各ビームが空間変調器４の各ピクセルに対応するよ
う、該空間変調器４上に拡大もしくは縮小投影してもよ
い。この場合でも、上述したと同様に、ビーム径が空間
変調器のピクセルより充分に小さければ、調整には充分
なトレランスを確保することができる。
て、マイクロレンズアレイ２，３の出射面を、分割され
た各ビームが空間変調器４の各ピクセルに対応するよ
う、該空間変調器４上に拡大もしくは縮小投影してもよ
い。この場合でも、上述したと同様に、ビーム径が空間
変調器のピクセルより充分に小さければ、調整には充分
なトレランスを確保することができる。
【００２６】マイクロレンズアレイ２，３と空間変調器
４の位置合わせは、マイクロレンズアレイ２，３と空間
変調器４の作成時に適当な目印を両方に設けておき、こ
れを組立時に合わせればよい。顕微鏡観察下で調整を行
えば、これは容易に行うことができる。若しくは、液晶
パネル型の空間変調器の場合などには、基板ガラス上に
マイクロレンズアレイを作成してもよい。
４の位置合わせは、マイクロレンズアレイ２，３と空間
変調器４の作成時に適当な目印を両方に設けておき、こ
れを組立時に合わせればよい。顕微鏡観察下で調整を行
えば、これは容易に行うことができる。若しくは、液晶
パネル型の空間変調器の場合などには、基板ガラス上に
マイクロレンズアレイを作成してもよい。
【００２７】マイクロレンズアレイとしては、回折型光
学素子と屈折型光学素子とのいずれをも用いることがで
きる。回折型レンズは、リソグラフィー工程を用いて、
多段の階段状に作成するか、エッチングや切削加工によ
り基板上に作成することができる。また、屈折型光学素
子としては、通常のレンズと同じような形状を、適当な
添加物を有するガラスをレーザで照射して膨張させた
り、エッチングや切削加工により基板上に作成すること
ができる。
学素子と屈折型光学素子とのいずれをも用いることがで
きる。回折型レンズは、リソグラフィー工程を用いて、
多段の階段状に作成するか、エッチングや切削加工によ
り基板上に作成することができる。また、屈折型光学素
子としては、通常のレンズと同じような形状を、適当な
添加物を有するガラスをレーザで照射して膨張させた
り、エッチングや切削加工により基板上に作成すること
ができる。
【００２８】また、マイクロレンズアレイは、屈折率分
布型レンズとして、イオンプロトン交換により作成して
もよい。これらの技術は、以前から知られていたが、最
近では、コンピュータによる制御が簡単にできるように
なったため、急速に進歩している。こうした製造方法を
用いれば、１枚の基板の両面に、それぞれマイクロレン
ズアレイを作ることもできるので、調整が不要であり、
しかも、コストが低くなる。
布型レンズとして、イオンプロトン交換により作成して
もよい。これらの技術は、以前から知られていたが、最
近では、コンピュータによる制御が簡単にできるように
なったため、急速に進歩している。こうした製造方法を
用いれば、１枚の基板の両面に、それぞれマイクロレン
ズアレイを作ることもできるので、調整が不要であり、
しかも、コストが低くなる。
【００２９】そして、通常のビームエキスパンダー、す
なわち、２つの凸レンズを用いたケプラー型ビームエキ
スパンダ、凸レンズと凹レンズとを用いたガリレオ型ビ
ームエキスパンダ以外でも、図８に示すように、プリズ
ムを２つ組み合わせたアナモルフィックプリズムペアに
よりビーム径を変換することができる。
なわち、２つの凸レンズを用いたケプラー型ビームエキ
スパンダ、凸レンズと凹レンズとを用いたガリレオ型ビ
ームエキスパンダ以外でも、図８に示すように、プリズ
ムを２つ組み合わせたアナモルフィックプリズムペアに
よりビーム径を変換することができる。
【００３０】この場合、アナモルフィックプリズムは一
方向についてのみビームを縮小するので、２つの同じプ
リズムアレイを直交させて並べなければならない。しか
し、プリズムの方がレンズよりも加工が容易であるとい
う利点がある。
方向についてのみビームを縮小するので、２つの同じプ
リズムアレイを直交させて並べなければならない。しか
し、プリズムの方がレンズよりも加工が容易であるとい
う利点がある。
【００３１】ビームエキスパンダは、平行光を径の違う
平行光として出射する。液晶空間変調器の透過効率、変
調効率は、入射角度に依存するので、平行光として入射
することが望ましい。しかし、マイクロマシンなどの機
械的変形と反射を用いた空間変調器などでは、平行光で
照明される必要はないので、マイクロレンズアレイ１枚
で空間変調器の各ピクセル上に各マイクロレンズが集光
するようにしてもよい。
平行光として出射する。液晶空間変調器の透過効率、変
調効率は、入射角度に依存するので、平行光として入射
することが望ましい。しかし、マイクロマシンなどの機
械的変形と反射を用いた空間変調器などでは、平行光で
照明される必要はないので、マイクロレンズアレイ１枚
で空間変調器の各ピクセル上に各マイクロレンズが集光
するようにしてもよい。
【００３２】また、結像系のアライメントの観点から
は、空間変調器の入射側でなく出射側にマイクロビーム
アレイを用いたビーム径変換光学系を置いてもよい。
は、空間変調器の入射側でなく出射側にマイクロビーム
アレイを用いたビーム径変換光学系を置いてもよい。
【００３３】しかし、本発明のもう一つの重要な効果
は、空間変調器の透過効率の向上である。空間変調器
は、各ピクセルに配線や駆動機構などが配置されるた
め、光学的な開口率は１００％ではなく、光量の損失が
生ずる。ＣＣＤの場合は、開口率を上げるために、各ピ
クセル上にピクセルと同じ大きさのレンズを作成して集
光効率を上げている。
は、空間変調器の透過効率の向上である。空間変調器
は、各ピクセルに配線や駆動機構などが配置されるた
め、光学的な開口率は１００％ではなく、光量の損失が
生ずる。ＣＣＤの場合は、開口率を上げるために、各ピ
クセル上にピクセルと同じ大きさのレンズを作成して集
光効率を上げている。
【００３４】マイクロレンズアレイを入射側に置くこと
により、空間変調器の開口率に対して、上述と同様の改
善効果が得られる。
により、空間変調器の開口率に対して、上述と同様の改
善効果が得られる。
【００３５】
【実施例】液晶空間変調器とＣＣＤのピクセルを、それ
ぞれ４０μｍ角の正方形とした場合の、これら空間変調
器及びＣＣＤに対するマイクロレンズアレイとホログラ
ム記録再生用の物体光光学系の設計例を以下の〔表１〕
及び図９に示す。
ぞれ４０μｍ角の正方形とした場合の、これら空間変調
器及びＣＣＤに対するマイクロレンズアレイとホログラ
ム記録再生用の物体光光学系の設計例を以下の〔表１〕
及び図９に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】ここで、面１と面２とは、第１のマイクロ
レンズアレイの一つのエレメントで、焦点距離２ｍｍの
平凸レンズ、面３と面４とは、第２のマイクロレンズア
レイの一つのエレメントで焦点距離０．５ｍｍの平凸レ
ンズ、面５と面６とは、液晶セル、面７と面８とは、第
１のフーリエ変換レンズ、面９と面１０とは、ホログラ
ム記録媒体としてフォトリフラクティブ結晶であるニオ
ブ酸リチウム、面１１と面１２とは、第２のフーリエ変
換レンズである。面１３は、像面、すなわち、ＣＣＤで
ある。
レンズアレイの一つのエレメントで、焦点距離２ｍｍの
平凸レンズ、面３と面４とは、第２のマイクロレンズア
レイの一つのエレメントで焦点距離０．５ｍｍの平凸レ
ンズ、面５と面６とは、液晶セル、面７と面８とは、第
１のフーリエ変換レンズ、面９と面１０とは、ホログラ
ム記録媒体としてフォトリフラクティブ結晶であるニオ
ブ酸リチウム、面１１と面１２とは、第２のフーリエ変
換レンズである。面１３は、像面、すなわち、ＣＣＤで
ある。
【００３８】入射径４０μｍの平行光入射光は、第１及
び第２のマイクロレンズにより、四分の一のビーム径で
ある１０μｍ径に縮小され、液晶セルを透過する。この
液晶出射面は、第１のフーリエレンズによりフーリエ変
換され、ホログラム記録媒体であるニオブ酸リチウムに
入射する。ここでは記載されていないが、別の方向から
このニオブ酸リチウム結晶に参照光を入射させて、これ
ら物体光と参照光との干渉により生ずる干渉縞をフーリ
エホログラムとして記録する。
び第２のマイクロレンズにより、四分の一のビーム径で
ある１０μｍ径に縮小され、液晶セルを透過する。この
液晶出射面は、第１のフーリエレンズによりフーリエ変
換され、ホログラム記録媒体であるニオブ酸リチウムに
入射する。ここでは記載されていないが、別の方向から
このニオブ酸リチウム結晶に参照光を入射させて、これ
ら物体光と参照光との干渉により生ずる干渉縞をフーリ
エホログラムとして記録する。
【００３９】再生時には、記録時と同一の参照光を照射
すれば、液晶セルから出射した光束と同一の光束が、ホ
ログラム記録媒体から回折によって発生する。再生によ
って生じた物体再生光を、再び第２のフーリエ変換レン
ズによってフーリエ変換すれば、再生像がＣＣＤ上に得
られる。この再生像は、記録時にＣＣＤで観察される空
間変調器の像と同じである。
すれば、液晶セルから出射した光束と同一の光束が、ホ
ログラム記録媒体から回折によって発生する。再生によ
って生じた物体再生光を、再び第２のフーリエ変換レン
ズによってフーリエ変換すれば、再生像がＣＣＤ上に得
られる。この再生像は、記録時にＣＣＤで観察される空
間変調器の像と同じである。
【００４０】ここでは、フーリエ変換レンズとしては単
純な平凸レンズを用いているにもかかわらず、縮小され
たビーム径と同程度の１０μｍ程度のスポットが得られ
ていることが、図１０に示すように、スポットダイヤグ
ラムからわかる。したがって、ＣＣＤの１ピクセルが４
０μｍ程度であれば、±１５μｍ程度のＣＣＤの面内の
位置ずれを許容できることになる。
純な平凸レンズを用いているにもかかわらず、縮小され
たビーム径と同程度の１０μｍ程度のスポットが得られ
ていることが、図１０に示すように、スポットダイヤグ
ラムからわかる。したがって、ＣＣＤの１ピクセルが４
０μｍ程度であれば、±１５μｍ程度のＣＣＤの面内の
位置ずれを許容できることになる。
【００４１】
【発明の効果】上述のように、本発明に係る空間変調
器、ホログラム記録再生装置及び光情報処理装置におい
ては、空間変調器とＣＣＤなどのディテクタアレイを用
いた光学系の位置合わせのトレランスが拡大し、調整が
容易になる。また、空間変調器の開口率が実効的に拡大
し、透過効率を高くすることができる。さらに、ディテ
クタアレイと空間変調器のピクセル数を最大限に活用で
きるので、これを用いたホログラム記録再生装置や光情
報処理装置においては、処理できる情報量を増大させる
ことができる。そして、以上のような効果により、製造
が容易になり、製造コストを低下させることができる。
器、ホログラム記録再生装置及び光情報処理装置におい
ては、空間変調器とＣＣＤなどのディテクタアレイを用
いた光学系の位置合わせのトレランスが拡大し、調整が
容易になる。また、空間変調器の開口率が実効的に拡大
し、透過効率を高くすることができる。さらに、ディテ
クタアレイと空間変調器のピクセル数を最大限に活用で
きるので、これを用いたホログラム記録再生装置や光情
報処理装置においては、処理できる情報量を増大させる
ことができる。そして、以上のような効果により、製造
が容易になり、製造コストを低下させることができる。
【００４２】すなわち、本発明は、空間変調器のピクセ
ルをディテクタアレイのピクセルに正確に対応するよう
に結像させることができるようになされ、ディテクタア
レイのピクセル数を増やすことなく、処理する情報量と
情報の転送速度とを向上させることができる空間変調器
及びこの空間変調器を用いたホログラム記録再生装置及
び光情報処理装置を提供することができるものである。
ルをディテクタアレイのピクセルに正確に対応するよう
に結像させることができるようになされ、ディテクタア
レイのピクセル数を増やすことなく、処理する情報量と
情報の転送速度とを向上させることができる空間変調器
及びこの空間変調器を用いたホログラム記録再生装置及
び光情報処理装置を提供することができるものである。
【図１】本発明に係る空間変調器の構成を示す斜視図で
ある。
ある。
【図２】上記空間変調器において、ディテクタアレイに
おける空間変調器のピクセルの像の位置を示す正面図で
ある。
おける空間変調器のピクセルの像の位置を示す正面図で
ある。
【図３】上記ディテクタアレイにおける空間変調器のピ
クセルの像の位置であって、面内の横ずれが生じている
状態を示す正面図である。
クセルの像の位置であって、面内の横ずれが生じている
状態を示す正面図である。
【図４】上記ディテクタアレイにおける空間変調器のピ
クセルの像の位置であって、面内の回転が生じている状
態を示す正面図である。
クセルの像の位置であって、面内の回転が生じている状
態を示す正面図である。
【図５】上記ディテクタアレイにおける空間変調器のピ
クセルの像の位置であって、あおりが生じている状態を
示す正面図である。
クセルの像の位置であって、あおりが生じている状態を
示す正面図である。
【図６】上記ディテクタアレイにおける空間変調器のピ
クセルの像の位置であって、倍率誤差が生じている状態
を示す正面図である。
クセルの像の位置であって、倍率誤差が生じている状態
を示す正面図である。
【図７】上記空間変調器の要部の構成を示す縦断面図で
ある。
ある。
【図８】上記空間変調器の要部の構成の他の例を示す縦
断面図である。
断面図である。
【図９】上記空間変調器を構成するレンズアレイの設計
例を示す側面図である。
例を示す側面図である。
【図１０】上記空間変調器におけるスポットダイヤグラ
ムである。
ムである。
【図１１】従来の空間変調器の構成を示す側面図であ
る。
る。
【図１２】上記従来の空間変調器において、ディテクタ
アレイにおける空間変調器のピクセルの像の位置を示す
正面図である。
アレイにおける空間変調器のピクセルの像の位置を示す
正面図である。
【図１３】上記従来の空間変調器のディテクタアレイに
おける空間変調器のピクセルの像の位置であって、面内
の横ずれが生じている状態を示す正面図である。
おける空間変調器のピクセルの像の位置であって、面内
の横ずれが生じている状態を示す正面図である。
【図１４】上記従来の空間変調器のディテクタアレイに
おける空間変調器のピクセルの像の位置であって、面内
の回転が生じている状態を示す正面図である。
おける空間変調器のピクセルの像の位置であって、面内
の回転が生じている状態を示す正面図である。
【図１５】上記従来の空間変調器のディテクタアレイに
おける空間変調器のピクセルの像の位置であって、あお
りが生じている状態を示す正面図である。
おける空間変調器のピクセルの像の位置であって、あお
りが生じている状態を示す正面図である。
【図１６】上記従来の空間変調器のディテクタアレイに
おける空間変調器のピクセルの像の位置であって、倍率
誤差が生じている状態を示す正面図である。
おける空間変調器のピクセルの像の位置であって、倍率
誤差が生じている状態を示す正面図である。
２ 第１のレンズアレイ、３ 第２のレンズアレイ、４
空間変調器、
空間変調器、
Claims (5)
- 【請求項１】 複数のピクセルに分割された光変調部
と、 上記光変調部の各ピクセルに対応する複数のビーム径変
換光学系を構成する少なくとも２枚以上のマイクロレン
ズアレイとを備え、 上記各ビーム径変換光学系は、これら各ビーム径変換光
学系に対する入射光のビーム径よりも細いビーム径の光
束を上記各ピクセルに入射させることを特徴とする空間
変調器。 - 【請求項２】 マイクロレンズアレイは、屈折型レンズ
アレイ、または、回折型レンズアレイであることを特徴
とする請求項１記載の空間変調器。 - 【請求項３】 マイクロレンズアレイは、アナモルフィ
ックプリズムアレイであることを特徴とする請求項１記
載の空間変調器。 - 【請求項４】 複数のピクセルに分割された光変調部
と、 少なくとも２枚以上のマイクロレンズアレイにより構成
され、上記光変調部の各ピクセルに１対１で対応し、入
射光のビーム径よりも細いビーム径の光束を該各ピクセ
ルに入射させる複数のビーム径変換光学系とを備えたこ
とを特徴とするホログラム記録再生装置。 - 【請求項５】 複数のピクセルに分割された光変調部
と、 少なくとも２枚以上のマイクロレンズアレイにより構成
され、上記光変調部の各ピクセルに１対１で対応し、入
射光のビーム径よりも細いビーム径の光束を該各ピクセ
ルに入射させる複数のビーム径変換光学系とを備えたこ
とを特徴とする光情報処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10333191A JP2000155297A (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | 空間変調器、ホログラム記録再生装置及び光情報処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10333191A JP2000155297A (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | 空間変調器、ホログラム記録再生装置及び光情報処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000155297A true JP2000155297A (ja) | 2000-06-06 |
Family
ID=18263335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10333191A Withdrawn JP2000155297A (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | 空間変調器、ホログラム記録再生装置及び光情報処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000155297A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006065272A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-03-09 | Sony Corp | ホログラム装置、空間光変調器と撮像素子の位置決め方法及びホログラム記録材料 |
| JP2006317886A (ja) * | 2005-04-15 | 2006-11-24 | Sony Corp | ホログラム記録再生装置 |
| JP2009122493A (ja) * | 2007-11-16 | 2009-06-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | アナモルフィックプリズム |
| US7916369B2 (en) | 2003-03-14 | 2011-03-29 | Tdk Corporation | Holographic recording and reproducing apparatus |
| JP2016218406A (ja) * | 2015-05-26 | 2016-12-22 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光変調器モジュール |
| KR20200075034A (ko) * | 2009-06-23 | 2020-06-25 | 시리얼 테크놀로지즈 에스.에이. | 복소 정보를 갖는 파동장을 변조하는 공간 광변조 장치 |
-
1998
- 1998-11-24 JP JP10333191A patent/JP2000155297A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7916369B2 (en) | 2003-03-14 | 2011-03-29 | Tdk Corporation | Holographic recording and reproducing apparatus |
| JP2006065272A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-03-09 | Sony Corp | ホログラム装置、空間光変調器と撮像素子の位置決め方法及びホログラム記録材料 |
| JP2006317886A (ja) * | 2005-04-15 | 2006-11-24 | Sony Corp | ホログラム記録再生装置 |
| JP2009122493A (ja) * | 2007-11-16 | 2009-06-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | アナモルフィックプリズム |
| KR20200075034A (ko) * | 2009-06-23 | 2020-06-25 | 시리얼 테크놀로지즈 에스.에이. | 복소 정보를 갖는 파동장을 변조하는 공간 광변조 장치 |
| KR102278465B1 (ko) | 2009-06-23 | 2021-07-16 | 시리얼 테크놀로지즈 에스.에이. | 복소 정보를 갖는 파동장을 변조하는 공간 광변조 장치 |
| JP2016218406A (ja) * | 2015-05-26 | 2016-12-22 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光変調器モジュール |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060207 |