JP2004198816A - Hologram recording method, hologram recording device, hologram reproducing device, and hologram reproducing method - Google Patents

Hologram recording method, hologram recording device, hologram reproducing device, and hologram reproducing method Download PDF

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Hiroshi Yoshikawa
博 吉川
Ikutake Yagi
生剛 八木
Yasuko Ando
康子 安藤
Masahiro Ueno
雅浩 上野
Masakatsu Senda
正勝 千田
Nobuo Amano
宣夫 天野
Takanari Tanabe
隆也 田辺
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    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/16—Processes or apparatus for producing holograms using Fourier transform

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hologram recording method, a hologram recording device, a hologram reproducing device, and a hologram reproducing method, which can efficiently use the dynamic range of a recording medium, in performing the hologram recording. <P>SOLUTION: When an object light 5 is incident on a 2-dimensional optical space modulator 6, it is optically transformed into a 2-dimensionally modulated object light 51, according to recording information. The 2-dimensionally modulated object light 51 is optically Fourier transformed by a lens 7, in which the 2-dimensional Fourier transformed image is projected on a mask 10 having the shape in which a material reflecting or absorbing the light is distributed in a 2-dimensional plane. The object light 51 is transformed into a new object light 52 not including a specified spatial frequency component of the original object light, by the mask 10. The recording medium 8 is irradiated with the new object light 52 and a reference light 4, and interference fringes of both of the two are formed on the recording medium 8, to be recorded as the hologram (interference fringes). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録媒体に記録する一方、該記録媒体に参照光を照射して、該記録媒体に記録された干渉縞により回折された再生光を取り出すホログラム記録方法、ホログラム記録装置、ホログラム再生装置およびホログラム再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録媒体に記録する一方、該記録媒体に参照光を照射して、該記録媒体に記録された干渉縞により回折された再生光を取り出すホログラム記録再生方法がある（例えば、非特許文献１参照）。以下に従来技術によるホログラム記録再生方法を説明する。図５１は、従来技術によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。図において、２００１はレーザ光源、２００２はレーザ光を平行光にするコリメータ、２００３は偏光の方向により光を分離する偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳ）、２００５は凸レンズ、２００６は波面を記録する媒体、２００７は凸レンズ、２００８は光を変調する空間光変調器（以下、ＳＬＭ）、２００９は最終的に光学系から出てきた信号をとらえる光検出器、２０１１はミラー、２０１８は凸レンズである。
【０００３】
次に、図５２は、上記従来技術によるホログラム記録再生装置の記録時の動作を説明するための模式図である。レーザ光源２００１から出射したレーザ光は、コリメータ２００２で平行光に整えられ、ＰＢＳ２００３に対してＰ方位の光はＰＢＳ２００３を通過し、ＳＬＭ２００８へ入射する。光はＳＬＭ２００８を透過するとともに変調される。この時、ＳＬＭ２００８の出射側に設けられている偏光子の偏光方位に従って、ＳＬＭ２００８から出射する光は、ＰＢＳ２００３に対してＳ方位の偏光面を持つ。ＳＬＭ２００８から出射した光は、レンズ２００５に入射する。レンズ２００５を通った光は集光され、物体光として２００６媒体に至る。
【０００４】
一方、コリメータ２００２から出射した平行光で、ＰＢＳ２００３に対してＳ方位の光は、ＰＢＳ２００３でミラー方向２０１１に反射される。この反射された光は、ミラー２０１１でさらに反射されてレンズ２０１８に入射する。レンズ２０１８を通った光は、集光され、参照光として媒体２００６に至る。媒体２００６内では、レンズ２００５から来た物体光とレンズ２０１８から来た参照光とが干渉し、その強度分布が媒体に記録される。
【０００５】
次に、図５３は、上記従来技術によるホログラム記録再生装置の再生時の動作を説明するための模式図である。レーザ光源２００１から出射したレーザ光は、コリメータ２００２で平行光に整えられ、ＰＢＳ２００３に対してＳ方位の光は、ＰＢＳ２００３でミラー２０１１の方向に反射される。この反射された光は、ミラー２０１１でさらに反射されてレンズ２０１８に入射する。レンズ２０１８を通った光は、集光され、参照光として媒体２００６に至る。
【０００６】
媒体２００６では、記録された強度分布に従って光が散乱し、その一部はレンズ２００７を通って光検出器２００９に至り、受光面上に、記録時にＳＬＭ２００８で変調されたものと同一の像が結像する。この結像した像の強度分布を信号として光検出器２００９から取り出す。
【０００７】
【非特許文献１】
辻内順平著、「物理学選書２２ ホログラフィー」、裳華房、１９９７年、ｐ．２６−２７
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、記録媒体に光が照射されたとき、光に反応することのできる総量（以下、ダイナミックレンジ）は、一般的に限られている。そのため、ホログラム記録において、記録媒体により多くの情報を記録すること、即ち多重度（記録容量）を向上させるためには、限られたダイナミックレンジを可能な限り有効に活用することが望ましい。具体的には、記録媒体に情報を記録するために必要な１回分の露光量（１回の物体光および参照光の光照射光景）をなるべく小さく抑えることが要求される。
【０００９】
２次元空間光変調器を用いてフーリエ変換ホログラムを記録する際、２次元空間光変調器によって光学的に変調され、レンズによってフーリエ変換された物体光のフーリエ変換像については、その強度分布は高周波数成分よりもＤＣ（直流）成分の方が２桁以上強いことが多い。
【００１０】
そのため、従来技術のように、物体光のフーリエ変換像の空間周波数成分（スペクトル成分）を全て記録媒体に露光し、干渉縞として記録しておく方法では、参照光の照射光強度を物体光のフーリエ変換像のＤＣ成分の光強度に応じて強める必要がある。しかし、実際にはフーリエ変換像のＤＣ成分および低周波数成分の分布範囲は、光軸上の中心近傍に強く分布するため、物体光のＤＣ成分および低周波数成分が存在しない範囲、即ち高周波数成分のみが分布する範囲においては、必要以上の光を記録媒体上に照射していることになり、結果的に記録媒体のダイナミックレンジを多めに消費してしまうという問題がある。
【００１１】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、ホログラム記録を行う際に、記録媒体のダイナミックレンジをより有効に用いることができるホログラム記録方法、ホログラム記録装置、ホログラム再生装置およびホログラム再生方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した問題点を解決するために、請求項１記載の発明では、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録するホログラム記録方法であって、前記物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を除去して新物体光を生成し、前記新物体光と前記参照光とを記録媒体に照射し、双方の干渉によって生じる光強度分布を前記記録媒体中に記録することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２記載の発明では、請求項１記載のホログラム記録方法において、前記新物体光は、前記物体光の光学フーリエ変換像のＤＣ成分の一部もしくは全部を除去して生成されることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３記載の発明では、請求項１記載のホログラム記録方法において、前記新物体光は、前記物体光の光学フーリエ変換像の高周波数成分の一部もしくは全部を除去して生成されることを特徴とする。
【００１５】
また、上述した問題点を解決するために、請求項４記載の発明では、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録するホログラム記録方法であって、前記物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部もしくは全部を除去して新物体光を生成し、除去された成分を新参照光として、前記新物体光とともに記録媒体に照射し、双方の干渉によって生じる光強度分布を前記記録媒体中に記録することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５記載の発明では、請求項４記載のホログラム記録方法において、前記新参照光は、前記物体光の光学フーリエ変換像のＤＣ成分であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項６記載の発明では、請求項４記載のホログラム記録方法において、前記新参照光は、前記物体光の光学フーリエ変換像の高周波数成分であることを特徴とする。
【００１８】
また、上述した問題点を解決するために、請求項７記載の発明では、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録するホログラム記録装置であって、少なくとも１つの平行光を出射する光源と、前記光源からの平行光を参照光と物体光とに分離する分離手段と、前記物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を除去して新物体光を生成するマスク手段と、前記新物体光と前記参照光とが同時に照射され、双方の干渉によって生じる光強度分布が干渉縞として記録される記録媒体とを具備することを特徴とする。
【００１９】
また、上述した問題点を解決するために、請求項８記載の発明では、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録するホログラム記録装置であって、平行光を出射する光源と、前記光源から出射した平行光から得られる参照光より作られた平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、前記空間光変調器によって生成された物体光と前記光源から出射した平行光から得られる参照光とが同一光軸上で干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体とを具備することを特徴とする。
【００２０】
また、上述した問題点を解決するために、請求項９記載の発明では、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を記録するホログラム記録装置であって、平行光を出射する光源と、前記光源から出射された平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、前記空間光変調器によって生成された物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を参照光とする参照光生成手段と、前記空間光変調器によって生成された物体光と前記参照光生成手段によって生成された参照光とが同一光軸上で干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体とを具備することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１０記載の発明では、請求項９記載のホログラム記録装置において、前記参照光生成手段は、前記空間光変調器によって生成された物体光から空間周波数の低い成分を前記参照光として取り出す反射体であることを生成することを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１１記載の発明では、請求項９記載のホログラム記録装置において、前記参照光生成手段は、前記空間光変調器により生成された物体光から空間周波数の低い成分を透過するスリットと、前記スリットからの透過光を参照光として前記記録媒体に照射する反射体とからなることを生成することを特徴とする。
【００２３】
また、上述した問題点を解決するために、請求項１２記載の発明では、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を記録するホログラム記録装置であって、平行光を出射する光源と、前記光源から出射した平行光から得られる参照光を異なる光路上に導く第１の光学手段と、前記第１の光学手段からの参照光を反射して平行光とする反射体と、前記反射体からの平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、前記空間光変調器からの物体光を異なる光路上に導く第２の光学手段と、前記第１の光学手段からの参照光と前記第２の光学手段からの物体光とが干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体とを具備することを特徴とする。
【００２４】
また、上述した問題点を解決するために、請求項１３記載の発明では、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を記録するホログラム記録装置であって、平行光を出射する光源と、前記光源から出射された平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、前記空間光変調器から出射した物体光を異なる光路上に導く第１の光学手段と、前記第１の光学手段からの物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を参照光とする参照光生成手段と、前記参照光生成手段からの参照光を反射して光路を変える反射体と、前記反射体からの参照光を異なる光路上に導く第２の光学手段と、前記第１の光学手段からの物体光と前記第２の光学手段からの参照光とが干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体とを具備することを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１４記載の発明では、請求項１３記載のホログラム記録装置において、前記参照光生成手段は、前記空間光変調器により生成された物体光から空間周波数の低い成分を透過するスリットと、前記スリットからの透過光を参照光として前記記録媒体に照射する反射体とからなることを生成することを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１５記載の発明では、請求項１３記載のホログラム記録装置において、前記参照光生成手段は、前記空間光変調器によって生成された物体光から空間周波数の低い成分を前記参照光として取り出す反射体であることを生成することを特徴とする。
【００２７】
また、上述した問題点を解決するために、請求項１６記載の発明では、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を記録するホログラム記録装置であって、平行光を出射する光源と、前記光源から出射した平行光の一部を遮蔽する遮蔽板と、前記遮蔽板に遮蔽されずに進行してくる平行光から得られる参照光を反射して光路を変える反射体と、前記反射体からの参照光から得られる平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、前記空間光変調器からの物体光を、前記参照光とは異なる光路上に導く光学手段と、前記遮蔽板に遮蔽されずに進行してくる平行光から得られる参照光と前記光学手段からの物体光とが干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体とを具備することを特徴とする。
【００２８】
また、上述した問題点を解決するために、請求項１７記載の発明では、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を記録するホログラム記録装置であって、平行光を出射する光源と、前記光源から出射した平行光の一部を遮蔽する遮蔽板と、前記遮蔽板に遮蔽されずに進行してくる平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、前記空間光変調器によって生成された物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を参照光とする参照光生成手段と、前記参照光を反射して光路を変える反射体と、前記空間光変調器によって生成された物体光と前記反射体からの参照光とが干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体とを具備することを特徴とする。
【００２９】
また、請求項１８記載の発明では、請求項１７記載のホログラム記録装置において、前記遮蔽手段は、前記光源から出射した平行光の中央部を遮蔽することを生成することを特徴とする。
【００３０】
また、請求項１９記載の発明では、請求項１７記載のホログラム記録装置において、前記遮蔽手段は、前記光源から出射した平行光の周辺部を遮蔽することを特徴とする。
【００３１】
また、上述した問題点を解決するために、請求項２０記載の発明では、光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生装置であって、少なくとも１つの平行光を出射する光源と、前記光源からの平行光を参照光として前記記録媒体に照射する光学手段と、前記光学手段によって前記参照光が前記記録媒体に照射されることにより、前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出する光検出手段とを具備することを特徴とする。
【００３２】
また、請求項２１記載の発明では、請求項２０記載のホログラム記録方法において、前記参照光は、前記光源から出射された平行光の光学フーリエ変換像のＤＣ成分の一部もしくは全部からなることを特徴とする。
【００３３】
また、請求項２２記載の発明では、請求項２０記載のホログラム記録方法において、前記参照光は、前記光源から出射された平行光の光学フーリエ変換像の高周波数成分の一部もしくは全部からなることを特徴とする。
【００３４】
また、上述した問題点を解決するために、請求項２３記載の発明では、光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生装置であって、少なくとも１つの平行光を出射する光源と、前記光源から出射される平行光から得られる参照光を前記記録媒体に照射することにより、前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出する光検出手段と、前記参照光と前記再生光との波面を同一光軸上で調整する光学手段とを具備することを特徴とする。
【００３５】
また、上述した問題点を解決するために、請求項２４記載の発明では、光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生装置であって、少なくとも１つの平行光を出射する光源と、前記光源から出射される平行光から得られる参照光を前記記録媒体に照射することにより、前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出する光検出手段と、前記参照光と前記再生光との波面を異なる光路上で調整する光学手段とを具備することを特徴とする。
【００３６】
また、上述した問題点を解決するために、請求項２５記載の発明では、光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生方法であって、光源から出射される少なくとも１つの平行光を参照光として前記記録媒体に照射し、前記参照光が前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出することを特徴とする。
【００３７】
また、請求項２６記載の発明では、請求項２５記載のホログラム再生方法において、前記参照光は、前記光源から出射された平行光の光学フーリエ変換像のＤＣ成分の一部もしくは全部からなることを特徴とする。
【００３８】
また、請求項２７記載の発明では、請求項２５記載のホログラム再生方法において、前記参照光は、前記光源から出射された平行光の光学フーリエ変換像の高周波数成分の一部もしくは全部からなることを特徴とする。
【００３９】
また、上述した問題点を解決するために、請求項２８記載の発明では、光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生方法であって、光源から出射される少なくとも１つの平行光から得られる参照光を前記記録媒体に照射することにより、前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出する際、前記参照光と前記再生光との波面を同一光軸上で調整することを特徴とする。
【００４０】
また、上述した問題点を解決するために、請求項２９記載の発明では、光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生方法であって、光源から出射される少なくとも１つの平行光から得られる参照光を前記記録媒体に照射することにより、前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出する際に、前記参照光と前記記再生光との波面を異なる光路上で調整することを特徴とする。
【００４１】
この発明では、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録する際に、前記物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を除去して新物体光を生成し、前記新物体光と前記参照光とを記録媒体に照射し、双方の干渉によって生じる光強度分布を前記記録媒体中に記録する。したがって、記録媒体に情報の記録に寄与しない光が照射されることを防ぐことが可能になり、記録媒体のダイナミックレンジを有効に活用するホログラム記録が可能になる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００４３】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。図において、焦点距離ｆのレンズ７の前焦点近傍には、２次元光空間変調器６が設けられており、後焦点近傍には、マスク１０およびこれを保持し、光を透過させるガラス板１１が設けられている。記録媒体８は、マスク１０の直後に配置されている。本第１実施形態では、マスク１０を保持するためにガラス板１１を用いた例を説明するが、この材質は特にガラスに限定されものではなく、光を透過させるものならばよい。また、本第１実施形態では、説明のためマスク１０の２次元パターンの断面形状を３角形で記してあるが、２次元パターンの断面形状は、この他にも長方形、台形の形状であっても、その効果に代わりはない。
【００４４】
２次元光空間変調器６としては、透過型もしくは反射型の液晶素子、あるいはＭＥＭＳ等のシリコンプロセスによって作製される微小な反射鏡の集合体であるＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いる方法がある。
【００４５】
マスク１０については、ガラス基板１１上に反射率の高い金属薄膜を特定の２次元パターン状に分布させた構造をしている。その製法としては、スパッタ装置などを用いて、クローム、アルミニウム、銀、金、ニッケル等の反射率の高い金属をガラス基板上に一様に蒸着させてから、これをエッチングなどの手法により、光を透過させる２次元パターン状に形成する方法が安価であり、かつ簡便である。あるいは、反射率の高い金属薄膜の代わりに、炭素薄膜などの光学吸収材料あるいは光学散乱材料を用いることで、実効的に物体光の一部を光学的に切り出すことも可能である。
【００４６】
次に、本第１実施形態によるホログラム記録動作を、図１を参照して説明する。記録情報に対応して、２次元光空間変調器６を構成する個々のピクセルの透過率、もしくは反射率、あるいはその偏光方向が制御されるため、物体光５が２次元光空間変調器６に入射すると、記録情報に対応して光学的に２次元変調された物体光５１に変換される。
【００４７】
この２次元変調された物体光５１は、レンズ７によって光学的にフーリエ変換され、その２次元フーリエ変換像は、レンズ７の後焦点近傍に配置されたマスク１０上に投影される。マスク１０は、前述したように、予め光を反射する材料、あるいは吸収する材料を２次元面内に分布させた形状としている。このため、物体光５１の２次元フーリエ変換成分のうち、マスクの存在する領域に投影されたものについては、反射もしくは吸収されてしまう。
【００４８】
ゆえに、新物体光５２は、物体光５１のフーリエ変換像の成分のうち、マスク１０を透過してくる成分だけで構成される。即ち、マスク１０に特定の２次元パターンを用いることで、物体光５１のフーリエ変換成分のうち、一部の特定の空間周波数成分だけを透過させることが可能になる。即ち、マスク１０によって物体光５１は、元の物体光の特定の空間周波数成分を含まない新しい物体光５２に変換される。新しい物体光５２は、マスクの直後に配置してある記録媒体８に照射される。
【００４９】
一方、記録媒体８には、同時に参照光４も照射されるため、記録媒体上に両者の干渉縞が形成されことになり、記録媒体中に情報がホログラム（干渉縞）として記録されることになる。
【００５０】
参照光４と新物体光５２とが同時に露光した領域のみが、記録媒体８に情報をホログラムとして記録するのに有効であるため、マスク１０の２次元パターンとしては、新物体光５２の投影パターンと参照光４の投影パターンとを、ほぼ合致するような形状にすることが望ましい。
【００５１】
上述したように、本第１実施形態では、マスク１０を挿入することで、物体光５１の一部を切り出し、新たな物体光５２を生成し、これと参照光４とを同時に記録媒体８に照射し、両者の干渉によって生じる光強度分布を記録媒体８に記録することで、記録媒体８に情報の記録に寄与しない光が照射されることを防ぐことが可能になり、記録媒体のダイナミックレンジを有効に活用するホログラム記録が可能になる。
【００５２】
本発明においては、物体光の一部を切り出すことを特徴とするため、参照光４には何ら制限を設けていない。よって、本発明の第１実施形態では、参照光４として球面波もしくは位相変調参照波などを用いることが可能である。このため、本発明は、角度多重方式、シフト多重方式、位相多重方式、波長多重方式の各多重記録方式に適用することができる。
【００５３】
次に、図２は、本第１実施形態によるホログラム記録方法の全体構成の一例を示すブロック図である。図において、光源からきた平行光１は、ビームスプリッタ３によって、参照光４と物体光５とに分離される。物体光５は、２次元光空間変調器６によって、記録したい２次元情報に対応した２次元変調光に変換される。そして、レンズ７によって後焦面の位置に前述した物体光５１の２次元変調光のフーリエ変換像が形成される。
【００５４】
次に、図３は、本第１実施形態によるホログラム再生方法を説明するための模式図である。ホログラム再生では、参照光４のみを入射させることで行う。記録媒体８の後方にはレンズ７および２次元光検出器を配置してあり、参照光４が記録媒体８に照射されると、参照光４は、記録媒体８上に記録されたフーリエ変換ホログラムによって回折され、レンズ７を介して、２次元光検出器の上に２次元変調光として投影される。この２次元変調光を変換して記録情報の再生を行う。
【００５５】
〔第２実施形態〕
次に、図４は、本発明の第２実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。図において、焦点距離ｆのレンズ７の前焦点近傍には、２次元光空間変調器６が設けられており、後焦点近傍には、マスク１０およびこれを保持し、光を透過させるガラス板１１が設けられている。記録媒体８は、マスク１０の直後に配置されている。本第２実施形態では、マスク１０を保持するために、ガラス板１１を用いた例を説明するが、この材質は特にガラスに限定されものではなく、光を透過させるものならばよい。また、本第２実施形態では、説明のため、マスク１０の２次元パターンの断面形状を長方形で記してあるが、２次元パターンの断面形状は、この他にも、３角形、台形の形状であっても、その効果に代わりはない。
【００５６】
マスク１０は、ガラス基板１１上に反射率の高い金属薄膜を特定の２次元パターン状に分布させた構造をしている。その製法としては、スパッタ装置などを用いて、クローム、アルミニウム、銀、金、ニッケル等の反射率の高い金属をガラス基板上に一様に蒸着させてから、これをエッチングなどの手法により、光を透過させる２次元パターン状に形成する方法が安価であり、かつ簡便である。あるいは、反射率の高い金属薄膜の代わりに、炭素薄膜などの光学吸収材料あるいは光学散乱材料を用いることで実効的に物体光の一部を光学的に切り出すことも可能である。
【００５７】
次に、本第２実施形態によるホログラム記録動作を、図４を参照して説明する。２次元光空間変調器６によって、記録情報に応じて光学的に２次元変調された物体光５１は、レンズ７によりフーリエ変換され、そのフーリエ変換像がレンズ７の後焦点近傍の位置に投影される。今、２次元光空間変調器６によって表せることのできる最低空間周波数成分のうち、主要成分をＤＣ成分とすると、レンズ７の光軸中心近くの後焦点近傍に、２次元光空間変調器６のフーリエ変換像のＤＣ成分が投影されることになる。
【００５８】
マスク１０は、レンズ７による物体光５１のフーリエ変換像に含まれているＤＣ成分の２次元分布パターンが投影される位置にあり、マスク１０を構成する遮光材料（反射材料、吸収材料、もしくは散乱材料）が上記ＤＣ成分と同じ２次元分布をもつ構造としている。
【００５９】
例えば、２次元光空間変調器６は、Ｎ×Ｎ個の正方形のピクセルにより構成され、個々のピクセルの一辺の長さがｄの場合、２次元光空間変調器６によって生成される２次元光変調信号のフーリエ変換像のＤＣ成分の２次元分布範囲ＨＤＣの大きさは、ＨＤＣ＝λｆ／ｄＮによって求められる。ここで、λはホログロラム記録に用いる光の波長であり、ｆはレンズ７の焦点距離である。前式に、λ＝５３２ｎｍ、ｆ＝１ｃｍ，ｄ＝５μｍ、Ｎ＝１０００個をいれると、２次元光空間変調器６によって作り出されるフーリエ変換像のＤＣ成分の２次元分布範囲の大きさは約１μｍと見積もられる。
【００６０】
よって、２次元変調された物体光５１のフーリエ変換像のＤＣ成分４０が投影される後焦点面上の２次元分布範囲と一致するように、大きさ約１μｍの光学遮光材料（反射、吸収もしくは散乱材料）をマスク１０として２次元面内に分布させると、物体光５１のフーリエ変換像から主要なＤＣ成分のみを光学的に分離（遮光）することができる。このため、マスク１０を透過することで物体光５１は、元の物体光の主要なＤＣ成分を含まない新しい物体光５２に変換される。なお、マスク１０の位置を物体光５１のＤＣ成分の投影位置に一致させる必要があるが、これはマスク１０を保持しているガラス板１１の設置位置を調整すること、あるいは物体光５がレンズ７に入射する方向もしくは角度を調整することで制御可能である。
【００６１】
なお、このような微小な大きさのマスクを作製する精度、および遮光された領域の周縁部からの回折光による影響を考慮して、マスク１０の大きさは、波長の数倍オーダまであることが望ましい。また、同マスク１０の位置出し精度については、サブミクロン（０．１μｍ）オーダの精度が要求されることになる。
【００６２】
さらに、２次元光空間変調器６に入力する信号に、バイポーラ方式あるいはダイコード方式などの３値の変調符号方式を用いれば、物体光５１に含まれている主要なＤＣ成分および低空間周波数成分を少なくすることが可能であり、結果的に後焦点面に投影される主要なＤＣ成分および低空間周波数成分の光強度を低くすることができ、マスク１０の遮光効果の向上、およびマスク１０の加工精度および位置出し精度の緩和に有効である。
【００６３】
図５は、本第２実施形態のマスク１０を上から見た上面拡大図である。ここでは、物体光の光軸中心にマスク１０を容易にアライメントできるように、マスク１０の外側に目視確認が可能なアライメント用マーカ１１０を設けてある。アライメント用マーカ１１０としては、マスク１０を中心に、フーリエ変換像の高周波数成分が分布する範囲の十分外側に、顕微鏡等で目視確認可能な十文字形状、四角形状、あるいは円形形状のパターン等を用いることが実用上有効である。これにより、主要ＤＣ成分のカット、および光軸に対して正確な位置出し制御を同時に行うことが可能になる。
【００６４】
次に、図６は、本第２実施形態によるホログラム再生方法を説明するための模式図である。ホログラム再生では、参照光４のみを入射させることで行う。記録媒体８の後方にはレンズ７および２次元光検出器を配置してあり、参照光４が記録媒体８に照射されると、参照光４は、記録媒体８上に記録されたフーリエ変換ホログラムによって回折され、レンズ７を介して２次元光検出器の上に２次元変調光として投影される。この２次元変調光を変換して記録情報の再生を行う。
【００６５】
上述したように、本第２実施形態では、２次元光空間変調器６によって表せることのできる最低空間周波数成分のうちの主要成分（ＤＣ成分）の分布範囲に光を反射、吸収もしくは散乱させる材料を分布したマスク１０を配置することで、記録媒体８に照射される物体光５の光強度を低減抑制させた新しい物体光５２を作り出すことができる。この新しい物体光５２と参照光４とを同時に記録媒体８に照射し、両者の干渉によって生じる光強度分布を記録媒体８に記録することで、記録媒体８のダイナミックレンジをより効率的に使用するホログラム記録が可能になる。
【００６６】
〔第３実施形態〕
次に、図７は、本発明の第３実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。図において、焦点距離ｆのレンズ７の前焦点近傍には、２次元光空間変調器６が設けられており、後焦点近傍には、マスク１０およびこれを保持し、光を透過させるガラス板１１が設けられている。記録媒体８は、マスク１０の直後に配置されている。本第３実施形態では、マスク１０を保持するために、ガラス板１１を用いた例を説明するが、この材質は特にガラスに限定されものではなく、光を透過せるものならばよい。また、本第３実施形態では、説明のため、マスク１０の２次元パターンの断面形状を長方形で記してあるが、２次元パターンの断面形状は、その他にも、３角形、台形の形状をしていてもその効果に代わりはない。
【００６７】
２次元光空間変調器６によって、記録情報に応じて光学的に変調された物体光５１は、レンズ７によりフーリエ変換され、そのフーリエ変換像がレンズ７の後焦点近傍に投影される。このフーリエ変換像には、２次元光空間変調器６によって表すことのできる高空間周波数成分、および２次元光空間変調器６の構造（ピクセルおよびそれを取り巻く領域の素子の形状と配置）を反映した高空間周波数成分６０が含まれている。
【００６８】
マスク１０は、上記レンズ７による物体光５１のフーリエ変換像に含まれている特定の高空間周波数成分が投影される位置に、遮光材料を２次元的に分布した構造としている。
【００６９】
例えば、マスク１０の遮光材料の２次元分布パターンと、２次元光空間変調器６の構造を反映した高空間周波数成分が投影される２次元分布パターンとが一致している場合、２次元光空間変調器６の構造を反映した高空間周波数成分は、マスク１０により遮光されるため、記録媒体８に到達することができない。これにより、記録媒体８に照射される新しい物体光５２からは、記録情報とは関係のない２次元光空間変調器６の構造に由来する高空間周波数成分６０が除去されることになる。
【００７０】
この新しい物体光５２と参照光４との干渉によって生じる光強度分布を記録媒体８に記録することで、記録情報に直接関係のない光を物体光５１から除去することできる。即ち、１回の露光で照射される光量を削減することが可能になり、結果的に記録媒体のダイナミックレンジをより効率的に使用するホログラム記録が可能になる。
【００７１】
〔第４実施形態〕
次に、図８は、本発明の第４実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。図において、焦点距離ｆのレンズ７の前焦点近傍には、２次元光空間変調器６が設けられており、後焦点近傍には、反射マスク１００およびこれを保持し、光を透過させるガラス板１１が設けられている。また、２次元変調された物体光５１を遮らないところに反射体２０が設けてある。記録媒体８は、反射マスク１００の直後に配置されている。本第４実施形態では、マスク１０を保持するため、ガラス板１１を用いた例を説明するが、この材質は特にガラスに限定されものではなく、光を透過させるものならばよい。また、本第４実施形態では、説明のため反射マスク１００および反射体２０の２次元パターンの断面形状を３角形で記してあるが、２次元パターンの断面形状は、この他にも長方形、台形の形状をしていてもその効果に代わりはない。
【００７２】
２次元光空間変調器６としては、透過型もしくは反射型の液晶素子、あるいはＭＥＭＳ等のシリコンプロセスによって作製される微小な反射鏡の集合体であるＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いる方法がある。
【００７３】
また、反射マスク１００は、ガラス基板１１上に反射率の高い金属薄膜を特定の２次元パターン状に分布させた構造をしている。その製法としては、スパッタ装置などを用いて、クローム、アルミニウム、銀、金、ニッケル等の反射率の高い金属をガラス基板上に一様に蒸着させてから、これをエッチングなどの手法により、光を透過させる２次元パターン状に形成する方法が安価であり、かつ簡便である。反射体２０についても、反射マスク１００と同様の素材および製造方法を用いるとよい。
【００７４】
次に、本第４実施形態によるホログラム記録動作を、図８を参照して説明する。記録情報に対応して、２次元光空間変調餌６を構成する個々のピクセルの透過率、もしくは反射率、あるいはその偏光方向が制御されるため、物体光５が２次元光空間変調器６に入射すると、記録情報に対応して光学的に２次元変調された物体光５１に変換される。
【００７５】
この２次元変調された物体光５１は、レンズ７によって光学的にフーリエ変換され、その２次元フーリエ変換像は、レンズ７の後焦点面近傍に配置された反射マスク１００上に投影される。しかし、前述したように、反射マスク１００は、予め光を反射する材料を２次元面内に分布させた形状をしているため、物体光５１の２次元フーリエ変換成分のうち、反射材料の存在する領域に投影された光は、反射されてしまう。このため、新たな物体光５２は、物体光５１のフーリエ変換像の成分のうち、反射マスク１００を透過してくる成分だけで構成される。
【００７６】
これより、反射マスク１００に特定の２次元パターンを用いることで、物体光５１のフーリエ変換成分のうち、一部の特定の空間周波数成分だけを透過させることが可能になる。つまり、反射マスク１００によって物体光５１は、元の物体光の特定の空間周波数成分を含まない新しい物体光５２に変換される。物体光５２は、反射マスク１００の直後に配置してある記録媒体８に照射される。
【００７７】
一方、反射マスク１００により反射された光の一部あるいは全部は、反射体２０にあたって再び反射され、別な角度から記録媒体８上に照射される。即ち、元の物体光５１から除去された成分の一部、あるいは全部が、参照光としての役割を果たすことになる。記録媒体８上には、新しい物体光５２と、元の物体光５１から一部除去された光４１とが同時に照射され、両者の干渉縞が形成され、情報がホログラム（干渉縞）として記録される。
【００７８】
上述したようにして、本第４実施形態では、反射マスク１００によって反射された物体光の一部あるいは全部が反射体２０によって再び反射され、別な角度から記録媒体８上に参照光４１として照射されため、参照光と物体光を分離するためのバルクなビームスプリッタ等を必要としない。また、参照光４１を記録媒体８の直前で物体光５１から分離するので、参照光用光学系の簡素化が可能になる。さらには、物体光５１の一部を参照光４１として用いるため、記録装置の小型・省エネ化にも有効である。
【００７９】
本発明においては、物体光の一部を切り出し、これが反射体２０にあたって再び反射され、別な角度から記録媒体８上に参照光４１として照射されるため、記録媒体８を移動させるシフト多重方式に適用できる。
【００８０】
〔第５実施形態〕
図９は、本発明の第５実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。図において、焦点距離ｆのレンズ７の前焦点近傍には、２次元光空間変調器６が設けられており、後焦点近傍には、反射マスク１００およびこれを保持し、光を透過させるガラス板１１が設けられている。また、２次元変調された物体光５１を遮らないところに反射体２０が設けてある。記録媒体８は、レンズ７の後焦点近傍の位置に配置した反射マスク１００の直後に配置されている。また、本第５実施形態では、説明のためマスク１０の２次元パターンの断面形状を３角形で記してあるが、２次元パターンの断面形状は、この他にも長方形、台形の形状をしていてもその効果に代わりはない。
【００８１】
反射マスク１００は、ＤＣ成分の２次元分布パターンと同じ２次元分布パターンとなるように反射率の高い金属薄膜等を反射材料として分布させた構造を有している。その製法としては、スパック装置などを用いて、クローム、アルミニウム、銀、金、ニッケル等の反射率の高い金属をガラス基板上に一様に蒸着させてから、これをエッチングなどの手法により、光を反射させる２次元パターン状に形成する方法が安価であり、かつ簡便である。反射体２０についても、反射マスク１００と同様の素材および製造方法を用いるとよい。
【００８２】
次に、本第５実施形態によるホログラム記録動作を、図９を参照して説明する。２次元光空間変調器６によって、記録情報に応じて光学的に変調された物体光５１は、レンズ７によりフーリエ変換され、そのフーリエ変換像がレンズ７の後焦点近傍の位置に投影される。今、２次元光空間変調器６によって表せることのできる最低空間周波数成分のうち、主要成分をＤＣ成分とすると、レンズ７の光軸中心近くの後焦点近傍に、２次元光空間変調器６のフーリエ変換像のＤＣ成分が投影されることになる。
【００８３】
記録情報に対応して、２次元光空間変調器６を構成する個々のピクセルの透過率、もしくは反射率、あるいはその偏光方向が制御されるため、物体光５が２次元光空間変調器６に入射すると、記録情報に対応して光学的に２次元変調された物体光５１に変換される。この２次元変調された物体光５１は、レンズ７によって光学的にフーリエ変換され、その２次元フーリエ変換像は、レンズ７の後焦点面近傍に配置された反射マスク１００上に投影される。
【００８４】
このとき、前述したように、反射マスク１００は、予め光を反射する材料を２次元光空間変調器６のフーリエ変換像のＤＣ成分の２次元分布パターンと同じ２次元分布パターンとなるように分布させた形状としているため、物体光５１の２次元フーリエ変換成分のうち、反射材料の存在する領域に投影された光については、反射されてしまう。このため、新しい物体光５２は、物体光５１のフーリエ変換像の成分のうち、反射マスク１００を透過してくる成分だけで構成される。即ち、反射マスク１００に上記物体光５１のＤＣ成分の２次元分布パターンを用いることで、物体光５１のフーリエ変換成分の中のＤＣ成分を除いた成分を透過させることが可能になる。つまり、反射マスク１００によって物体光５１は、もとの物体光のＤＣ成分を含まない新しい物体光５２に変換される。新しい物体光５２は、反射マスク１００の直後に配置してある記録媒体８に照射される。
【００８５】
一方、反射マスク１００により反射された光の一部あるいは全部は、反射体２０にあたって再び反射され、別な角度から記録媒体８上に照射される。即ち、もとの物体光５１から除去された成分の一部、あるいは全部が、参照光４１としての役割を果たすことになる。記録媒体８上には、新しい物体光５２と、元の物体光５１から一部除去された参照光４１とが同時に照射され、両者の干渉縞が形成され、情報がホログラム（干渉縞）として記録される。
【００８６】
次に、図１０は、本第５実施形態によるホログラム再生方法を説明するための模式図である。物体光５が２次元光空間変調器６に入射すると、記録情報に対応して光学的に２次元変調された物体光５１に変換される。なお、ＤＣ成分を参照光に変換する方式では、２次元光空間変調器６を透過させても、透過させなくてもよい。この２次元変調された物体光５１は、レンズ７によって光学的にフーリエ変換され、そのＤＣ光成分がレンズ７の後焦点面近傍に配置された反射マスク１００上に投影される。そして、該ＤＣ光成分が参照光として、反射マスク１００の直後に配置してある記録媒体８に照射される。参照光は、記録媒体８上に記録されたフーリエ変換ホログラムによって回折され、レンズ７を介して２次元光検出器の上に２次元変調光として投影される。この２次元変調光を変換して記録情報の再生を行う。
【００８７】
以上のようにして、本第５実施形態では、反射マスク１００によって反射された物体光のＤＣ成分の一部あるいは全部が反射体２０によって再び反射され、別な角度から記録媒体８上に参照光４１として照射されため、参照光と物体光を分離するためのバルクなビームスプリッタ等を必要としない。また、参照光４１を記録媒体８の直前で物体光５１から分離するので、参照光用光学系の簡素化が可能になる。さらには、物体光５１の一部を参照光４１として用いるため、記録装置の小型・省エネ化にも有効である。
【００８８】
〔第６実施形態〕
次に、図１１は、本発明の第６実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。図において、焦点距離ｆのレンズ７の前焦点近傍には、２次元光空間変調器６が設けられており、後焦点近傍には、反射マスク１００およびこれを保持し、光を透過させるガラス板１１が設けられている。また、２次元変調された物体光５１を遮らないところに反射体２０が設けてある。記録媒体８は、レンズ７の後焦点近傍の位置に配置した反射マスク１００の直後に配置されている。また、本第６実施形態では、説明のためマスク１０の２次元パターンの断面形状を３角形で記してあるが、２次元パターンの断面形状は、この他にも長方形、台形の形状をしていてもその効果に代わりはない。
【００８９】
２次元光空間変調器６によって、記録情報に応じて光学的に変調された物体光５１は、レンズ７によりフーリエ変換され、そのフーリエ変換像がレンズ７の後焦点近傍に投影される。このフーリエ変換像には、２次元光空間変調器６によって表すことのできる高空間周波数成分、および２次元光空間変調器６の構造（ピクセルおよびそれを取り巻く領域の素子の形状と配置）を反映した高空間周波数成分が含まれている。
【００９０】
反射マスク１００は、上記レンズ７による物体光５１のフーリエ変換像に含まれている特定の高空間周波数成分が投影される位置にあり、マスクを構成する反射材料が上記特定の高空間周波数成分と同じ２次元分布をもつ構造をしている。
【００９１】
次に、本第６実施形態によるホログラム記録動作を、図１１を参照して説明する。記録情報に対応して、２次元光空間変調器６を構成する個々のピクセルの透過率、もしくは反射率、あるいはその偏光方向が制御されるため、物体光５が２次元光空間変調器６に入射すると、記録情報に対応して光学的に２次元変調された物体光５１に変換される。この２次元変調された物体光５１は、レンズ７によって光学的にフーリエ変換され、その２次元フーリエ変換像は、レンズ７の後焦点画近傍に配置された反射マスク１００上に投影される。
【００９２】
したがって、反射マスク１００の反射材料の２次元分布パターンと、２次元光空間変調器６の構造を反映した高空間周波数成分が投影される２次元分布パターンとが、一致している場合、２次元光空間変調器６の構造を反映した高空間周波数成分は、反射マスク１００により遮光されるため、記録媒体８に到達することができない。これにより、記録媒体８に照射される新しい物体光５２には、記録情報とは関係のない２次元光空間変調器６の構造に由来する高空間周波数成分が除去されることになる。
【００９３】
一方、反射マスク１００により反射された光の一部あるいは全部は、反射体２０に当たって再び反射され、別な角度から記録媒体８上に照射される。即ち、元の物体光５１から除去された成分の一部、あるいは全部が、参照光４１としての役割を果たすことになる。記録媒体８上には、新しい物体光５２と、元の物体光５１から一部除去された参照光４１とが同時に照射され、両者の干渉縞が形成され、情報がホログラム（干渉縞）として記録される。
【００９４】
次に、図１２は、本第６実施形態によるホログラム再生方法を説明するための模式図である。物体光５が２次元光空間変調器６に入射すると、記録情報に対応して光学的に２次元変調され、参照光に変換される。この参照光は、レンズ７によって光学的にフーリエ変換され、レンズ７の後焦点面近傍に配置された反射マスク１００上に投影される。そして、該高周波数成分が参照光として、反射マスク１００の直後に配置してある記録媒体８に照射される。参照光は、記録媒体８上に記録されたフーリエ変換ホログラムによって回折され、レンズ７を介して２次元光検出器の上に２次元変調光として投影される。この２次元変調光を変換して記録情報の再生を行う。
【００９５】
上述したように、本第６実施形態では、反射マスク１００によって反射された物体光の特定の高空間周波数成分の一部あるいは全部が反射体２０によって再び反射され、別な角度から記録媒体８上に参照光４１として照射されため、参照光と物体光を分離するためのバルクなビームスプリッタ等を必要としない。また、参照光４１を記録媒体８の直前で物体光５１から分離するので、参照光用光学系の簡素化が可能になる。さらには、物体光５１の一部を参照光４１として用いるため、記録装置の小型・省エネ化にも有効である。
【００９６】
〔第７実施形態〕
図１３は、本発明の第７実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。以下では、本第７実施形態に係るホログラム記録再生装置の構成について、前述した第１実施形態のホログラム記録方法を適用した場合を例に説明する。焦点距離ｆのレンズ７の前焦点近傍には、２次元光空間変調器６が配置され、後焦点近傍には、反射マスク１００が配置されている。また、記録媒体８は、反射マスク１００のすぐ直後にある。さらに、反射マスク１００にて反射された光を、再度反射し、記録媒体８上で物体光と交差するように反射体２０を設けてある。また、物体光を記録媒体８に照射する露光時間を制御するために、記録媒体８の前にシャッタ９が配置されている。
【００９７】
記録容量を高めるに、記録面積が大きい記録媒体を用いるには、光学系もしくは記録媒体のどちらかを２次元面内で移動させる方法が効果的である。本第７実施形態では、記録媒体８を動かす方法を基に説明を行う。記録媒体８は、光軸に対して２次元方向に、駆動系２００を用いて移動できる。これは、直交するｘｙ座標系で動くステージを用いても、あるいは記録媒体８の回転角度をθとし、記録媒体８の回転中心からの距離を半径ｒとするｒθ座標系で動くステージでも構わない。
【００９８】
ホログラムの記録動作原理については、前述した通りであるので説明を省略する。
【００９９】
図１４は、本第７実施形態の動作原理を説明するための模式図である。ホログラムの再生動作に際しては、図１４に示すように、物体光５を遮断し、参照光４のみを入射させることで行う。記録媒体８の後方にはレンズ７および２次元光検出器を配置してあり、参照光４が記録媒体８に照射されると、参照光４は、記録媒体８上に記録されたフーリエ変換ホログラムによって回折され、レンズ７を介して、２次元光検出器の上に２次元変調光として投影される。この２次元変調光を変換して記録情報の再生を行う。
【０１００】
〔第８実施形態〕
図１５は、本発明の第８実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。図において、１０１はレーザ光源、１０２はレーザ光を平行光にするコリメータ、１０３は偏光の方向により光を分離する偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳ）、１０４はある方向の偏光の時間位相を２π／４ラジアンだけ遅らせるλ／４板、１０５は凸レンズ、１０６は波面を記録する記録媒体、１０７は凸レンズ、１０８は光を変調する空間光変調器（以下、ＳＬＭ）、１０９は最終的に光学系から出てきた信号をとらえる光検出器である。
【０１０１】
ＰＢＳ１０３、レンズ１０５、記録媒体１０６、レンズ１０７、ＳＬＭ１０８、光検出器１０９の位置は、記録媒体１０６の付近で光が集光するとともに、ＳＬＭ１０８から反射された光の強度分布が、光検出器１０９の受光面上で像として結ぶような位置となるように調整する。
【０１０２】
この調整を行うために、例えば、レンズ１０５とレンズ１０７のそれぞれの焦点距離をｆ１とｆ２とする場合、レンズ１０５とレンズ１０７との距離は、ｆ１＋ｆ２とすることにより、レンズ１０５とレンズ１０７とを用いた光学系をアフォーカル系とする。このとき、光検出器１０９がレンズ１０５の焦点位置から光路長にしてｚ１だけレンズ１０５から離れていたとした場合、ＳＬＭ１０８の位置をレンズ１０７の焦点位置よりも、光路長にしてｚ１／（−ｆ１／ｆ２）＾２だけレンズ１０７に近付けることで、上述したようなＳＬＭ１０８からの反射光の強度分布を光検出器１０９の受光面上で像として結ぶようにできる。
【０１０３】
コリメータ１０２からＰＢＳ１０３へ入射する平行光は直線偏光であり、その偏光面はＰＢＳ１０３に対してＰ方位になるように、レーザ光源１０１とＰＢＳ１０３とを調整する。
【０１０４】
ＰＢＳ１０３を通ってきた直線偏光された光をλ／４板１０４で円偏光とするため、λ／４板１０４の高速軸方向と低速軸方向に偏光された光が同じ強度でλ／４板１０４から出射するように、λ／４板１０４を調整する。この調整方法としては、例えば、λ／４板１０４の高速軸方向に対して、４５゜の角度の偏光面を持つ直線偏光された光をλ／４板１０４に入射するようにする方法がある。
【０１０５】
次に、本第８実施形態によるホログラム記録動作を、図１６を参照して説明する。レーザ光源１０１から出射したレーザ光は、コリメータ１０２で平行光に整えられ、ＰＢＳ１０３を通過し、レンズ１０５に入射する。レンズ１０５を通った光は一旦集光され、記録媒体１０６を通り抜けてレンズ１０７に到達する。レンズ１０７の出射側では、再び、光は平行光となり、ＳＬＭ１０８へ入射する。光はＳＬＭ１０８で反射されるとともに変調され、再び、レンズ１０７を通って記録媒体１０６に至る。記録媒体１０６内では、レンズ１０５から来た光とレンズ１０７から来た光とが干渉し、その強度分布が記録媒体１０６に記録される。
【０１０６】
次に、本第８実施形態によるホログラム再生動作を、図１７を参照して説明する。レーザ光源１０１から出射したレーザ光は、コリメータ１０２で平行光に整えられ、ＰＢＳ１０３を通過し、λ／４板１０４に入射する。λ／４板１０４を通過した光は直線偏光から円偏光に変換され、レンズ１０５を通って集光され、記録媒体１０６に至る。記録媒体１０６では、記録された強度分布に従って光が散乱し、その一部はレンズ１０５を通ってλ／４板１０４に入射する。λ／４板１０４を通過した光は円偏光から直線偏光に変換される。このとき、λ／４板１０４から出射した光の偏光面は、コリメータ１０２から入射した光の偏光面に対して垂直となり、ＰＢＳ１０３に対してＳ方位になる。λ／４板１０４から出射した光は、ＰＢＳ１０３へ入射し、ＰＢＳ１０３の内部で反射して光検出器１０９に至り、受光面上にＳＬＭ１０８で変調された像が結像する。この結像した像の強度分布を信号として光検出器１０９から取り出す。
【０１０７】
このような構造となっているので、再生時の光学系では、再生用の入射光と再生光とが、それらの波面調整のために、１つのレンズ１０５を共用することが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、再生時の光学系では、レンズ１０７とＳＬＭ１０８とを外すことが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、レンズ１０５を通って記録媒体１０６に入射する参照光とＳＬＭ１０８で反射した後、レンズ１０７を通って記録媒体１０６に入射する物体光とが同一光軸上となるため、光学設計の簡素化および装置のアセンブリの簡素化が可能となる。その効果として、製造コストが低減できる。また、ＳＬＭ１０８が記録媒体１０６の下方に配置されるため、さらに、第１ないし第７実施形態と同様に、ＤＣカット、または高ｆカット記録を適用すれば、１ビーム化され、かつ高記録密度化が可能となる。
【０１０８】
〔第９実施形態〕
次に、図１８は、本発明の第９実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。図において、２０１はレーザ光源、２０２はレーザ光を平行光にするコリメータ、２０３は偏光の方向により光を分離する偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳ）、２０４はある方向の偏光の時間位相を２π／４ラジアンだけ遅らせるλ／４板、２０５は凸レンズ、２０６は波面を記録する媒体、２０８は光を変調する空間光変調器（以下、ＳＬＭ）、２０９は最終的に光学系から出てきた信号をとらえる光検出器、２１０は光の空間周波数の低域のみを反射または散乱するミラー（または散乱体）である。
【０１０９】
ＰＢＳ２０３、レンズ２０５、記録媒体２０６、ＳＬＭ２０８、光検出器２０９、ミラー（または散乱体）２１０の位置は、記録媒体２０６付近に光が集光するとともに、ミラー（または散乱体）２１０がレンズ２０５のフーリエ変換面上に位置し、さらに、記録媒体２０６に記録されたＳＬＭ２０８の強度分布が光検出器２０９の受光面上で像を結ぶような位置となるように調整する。
【０１１０】
この調整を行うために、例えば、レンズ２０５の焦点距離をｆとする場合、レンズ２０５とミラー（または散乱体）２１０とが光路長にしてｆだけ離れるようにする。このとき、光検出器２０９がレンズ２０５の焦点位置から光路長にしてｚ１だけレンズ２０５から離れていたとした場合、ＳＬＭ２０８の位置をレンズ２０５の焦点位置よりも光路長にしてｚ１／（−ｆ１／ｆ２）＾２だけレンズ２０５に近付けることで、上述したようなＳＬＭ２０８からの透過光の強度分布を光検出器２０９の受光面上で像を結ぶようにできる。
【０１１１】
コリメータ２０２からＰＢＳ２０３へ入射する平行光は直線偏光であり、その偏光面がＰＢＳ２０３に対してＰ方位になるように、レーザ光源２０１とＰＢＳ２０３とを調整する。
【０１１２】
ＰＢＳ２０３を通ってきた直線偏光された光をλ／４板２０４で円偏光とするため、λ／４板２０４の高速軸方向と低速軸方向に偏光された光が、同じ強度でλ／４板２０４から出射するように、λ／４板２０４を調整する。この調整方法としては、例えば、λ／４板２０４の高速軸方向に対して、４５°の角度の偏光面を持つ直線偏光された光をλ／４板２０４に入射するようにする方法がある。
【０１１３】
ミラー（または散乱体）２１０の大きさは、少なくともＳＬＭ２０８で表示される信号の最低空間周波数よりも低い周波数のみを反射または散乱するものとする。例えば、ＳＬＭ２０８で表示される信号のある１軸の最低空間周波数をνｌｏｗとすると、ミラー（または散乱体）２１０の大きさは、２νｌｏｗλｆよりも小さくする。ここで、λはレーザ光源２０１から出射する光の波長、ｆはレンズ２０５の焦点距離である。
【０１１４】
ミラー（または散乱体）２１０の大きさについては、以下のようにすると、記録できる信号量を最大化できる。つまり、ＳＬＭ２０８で表示される信号の中で、最も低域の空間周波数、つまり、周波数０に集中する信号は、ＳＬＭ２０８の全面が一様の強度となる信号であるが、この場合、１軸に対するＳＬＭ２０８の大きさがＬであった場合、その主要成分は、０．６λｆ／Ｌ内に収まるので、ミラー（または散乱体）２１０の大きさは、０．６λｆ／Ｌとする。この場合、周期Ｌ以上の正弦波および余弦波を信号として用いることが可能となる。
【０１１５】
もし、ＳＬＭ２０８の１軸に対するＳＬＭ２０８の大きさがＬで、周期Ｌの正弦波および余弦波を信号として用いないのであれば、ミラー（または散乱体）２１０の大きさをλ／Ｌとすることで、さらに強度の強い反射光または散乱光を得ることができる。
【０１１６】
ＳＬＭ２０８が２次元で表示できるものであれば、信号の軸はもう１つあり、上記と同様の方法で、ミラー（または散乱体）２１０の大きさを求めることができる。つまり、２次元表示できるＳＬＭ２０８の表示面上において、デカルト座標の座標軸をｘ軸とｙ軸と定めた時に、ｘ軸とｙ軸のそれぞれにおけるＳＬＭ２０８で表示される信号の最低空間周波数をνｘｌｏｗ、νｙｌｏｗとすると、ミラー（または散乱体）２１０の大きさは、ｘ軸方向に対して２νｘｌｏｗ λ ｆ、ｙ軸方向に対して２ νｙｌｏｗ λ ｆ となるような方形にすればよい。
【０１１７】
特殊な場合として、２次元表示できるＳＬＭ２０８の表示面上において、局座標の座標軸をｒ軸とθ軸と定めた時に、信号θ軸に対して一様である場合には、ｒ軸におけるＳＬＭ２０８で表示される信号信号の最低空間周波数をν ｒｌｏｗとすると、ミラー（または散乱体）２１０の大きさは、ｒ軸に対して、２．４４ ν ｒｌｏｗ λ ｆとなるような円形にすればよい。
【０１１８】
ミラー（または散乱体）２１０は、記録媒体２０６と一体化してもよい。図２１（ａ）〜（ｃ）にこの例を示す。図２１（ａ）〜（ｃ）は、記録媒体２０６の厚さ方向を縦軸にとった場合の模式図であり、レンズ２０５を通った光は上部から伝播してくる。記録媒体２０６は、基盤上に形成されており、図２１（ａ）は、ミラー（または散乱体）２１０を基盤に埋め込んだ例であり、図２１（ｂ）は、記録媒体２０６と基盤との中間に埋め込んだ例であり、図２１（ｃ）は、記録媒体２０６に埋め込んだ例である。
【０１１９】
図２２（ａ），（ｂ）は、ミラー（または散乱体）２１０の形状の例を示す概念図である。図２２（ａ），（ｂ）は、記録媒体２０６を上方からみた図であり、レンズ２０５を通った光は、紙面の上から下へ向かって伝播する。図２２（ａ）は、ミラー（または散乱体）２１０を円形状とした例であり、一方向に記録媒体２０６を移動させながら記録または再生する場合には、移動方向の軸上に並ぶようにミラー（または散乱体）２１０を配置する。
【０１２０】
図２２（ａ）に示す記録媒体２０６で記録および再生する場合には、ミラー（または散乱体）２１０から返ってくる光の強度を測定しながら、最も明るくなる位置において記録再生を行うことにより、ミラー（または散乱体）２１０の位置で記録および再生する。
【０１２１】
その方法として、記録媒体２０６の進行方向とトランスバースな方向の位置合わせについては、例えば、記録媒体２０６の移動方向とトランスバースな方向に、光ディテクタをアレイ状に少なくとも２つ並べ、アレイの中心から受光強度が左右対称になるようにアレイを移動することで、アレイの中心とミラー（または散乱体）２１０との位置を一致させる。
【０１２２】
また、記録媒体２０６の進行方向の位置あわせについては、例えば、上述した光ディテクタアレイの中心の光ディテクタの光強度を、記録媒体２０６を移動させながら測定することにより、その光強度が最も強くなるように記録媒体２０６を移動させることにより、アレイの中心とミラー（または散乱体）２１０との位置を一致させる。
【０１２３】
上述した２種類の位置あわせの説明で、移動対象をそれぞれ光ディテクタアレイと記録媒体２０６とした場合について記述したが、これらはそれぞれ記録媒体２０６と光ディテクタとしてもよい。
【０１２４】
図２２（ｂ）は、ミラー（または散乱体）２１０を線形状とした例であり、進行方向の軸と平行に線形状のミラー（または散乱体）２１０が形成されている。図２２（ｂ）の記録媒体２０６で記録および再生する場合には、ミラー（または散乱体）２１０から返ってくる光の強度を測定しながら、最も明るくなる位置において記録再生を行うことにより、ミラー（または散乱体）２１０の位置で記録および再生する。その方法として、記録媒体２０６の進行方向とトランスバースな方向の位置合わせについては、例えば、記録媒体２０６の移動方向とトランスバースな方向に、光ディテクタをアレイ状に少なくとも２つ並べ、アレイの中心から受光強度が左右対称になるようにアレイを移動することで、アレイの中心とミラー（または散乱体）２１０との位置を一致させる。
【０１２５】
上述した位置あわせの説明で、移動対象を光ディテクタアレイとした場合について記述したが、これらはそれぞれ記録媒体２０６としてもよい。
【０１２６】
次に、図２３（ａ），（ｂ）は、記録媒体の形状とミラー（または散乱体）の形成の例を示す模式図である。ここでは、図２２（ｂ）の線状のミラー（または散乱体）２１０について示しているが、図２２（ａ）に示した円状のミラー（または散乱体）２１０についても同様である。
【０１２７】
図２３（ａ）は、カード型の記録媒体２０６の例であり、ミラー（または散乱体）２１０は直線上に形成されている。記録媒体２０６の一辺と線状のミラー（または散乱体）２１０とは平行である。記録および再生時には、線の伸びる方向と同方向に記録媒体２０６を移動させる。各線は通常の記録媒体２０６に形成されているトラックとして使用する。
【０１２８】
図２３（ｂ）は、ディスク型の記録媒体２０６の例であり、ミラー（または散乱体）２１０は同心円状に形成されている。記録媒体２０６の中心とミラー（または散乱体）２１０の中心は同一位置である。記録および再生時には、ディスクを回転させる。各円は通常の記録媒体２０６に形成されているトラックとして使用する。
【０１２９】
次に、本第９実施形態によるホログラム記録時の動作を、図１９を参照して説明する。レーザ光源２０１から出射したレーザ光は、コリメータ２０２で平行光に整えられ、ＳＬＭ２０８へ入射する。光はＳＬＭ２０８を通過するとともに変調され、ＰＢＳ２０３を通過し、レンズ２０５に入射する。
【０１３０】
レンズ２０５を通った光は、記録媒体２０６を通り抜けてレンズ２０５のフーリエ変換面に到達する。レンズ２０５のフーリエ変換面では、ミラー（または散乱体）２１０によりＳＬＭ２０８で表示される低周波成分が反射または散乱され、記録媒体２０６に至る。記録媒体２０６内では、レンズ２０５から来た光とミラー（または散乱体）２１０から来た光とが干渉し、その強度分布が記録媒体２０６に記録される。
【０１３１】
次に、本第９実施形態によるホログラム再生時の動作を、図２０を参照して説明する。レーザ光源２０１から出射したレーザ光は、コリメータ２０２で平行光に整えられ、ＰＢＳ２０３を通過し、λ／４板２０４に入射する。λ／４板２０４を通過した光は、直線偏光から円偏光に変換され、レンズ２０５を通って集光され、記録媒体２０６に至る。記録媒体２０６では、記録された強度分布に従って光が散乱する。このとき、レンズ２０５を通って記録媒体２０６を透過する光は、記録時にミラー（または散乱体）２１０から反射または散乱して記録媒体２０６を透過する光に対して位相共役な関係にあるので、ここでは、記録時にＳＬＭ２０８およびレンズ２０５を通った光が再生され、記録媒体２０６からレンズ２０５の方向へ放射される。再生された光は、レンズ２０５を通ってλ／４板２０４に入射する。λ／４板２０４を通過した光は、円偏光から直線偏光に変換される。このとき、λ／４板２０４から出射した光の偏光面は、コリメータ２０２から入射した光の偏光画に対して垂直となり、ＰＢＳ２０３に対してＳ方位になる。λ／４板２０４から出射した光は、ＰＢＳ２０３へ入射し、ＰＢＳ２０３の内部で反射して光検出器２０９に至り、受光面上にＳＬＭ２０８で変調された像が結像する。この結像した像の強度分布を信号として光検出器２０９から取り出す。
【０１３２】
このような構造となっているので、再生時の光学系では、ミラー（または散乱体）２１０が、記録媒体２０６と別の部品となっている場合には、ミラー（または散乱体）２１０を外すことが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、再生時の光学系では、再生用の入射光と再生光とが、それらの光の波面調整のために、１つのレンズ２０５を共用することが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。
【０１３３】
また、このような構造となっているので、記録系の光学系では、ミラー（または散乱体）２１０が一体化している場合には、記録系にミラー（または散乱体）２１０を記録器に取り付けることが不必要となる。その効果として、記録器が小型化できる。また、このような構造となっているので、ミラー（または散乱体）２１０から反射または散乱して記録媒体２０６に入射する参照光と、ＳＬＭ２０８を透過した後、レンズ２０５を通って記録媒体２０６に入射する物体光とが同一光軸上となるため、光学設計の簡素化および装置のアセンブリの簡素化が可能となる。その効果として、製造コストが低減できる。
【０１３４】
〔第１０実施形態〕
図２４は、本発明の第１０実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。図において、３０１はレーザ光源、３０２はレーザ光を平行光にするコリメータ、３０３は偏光の方向により光を分離する偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳ）、３０４はある方向の偏光の時間位相を２π／４ラジアンだけ遅らせるλ／４板、３０５は凸レンズ、３０６は波面を記録する記録媒体、３０８は光を変調する空間光変調器（以下、ＳＬＭ）、３０９は最終的に光学系から出てきた信号をとらえる光検出器、３１３は光の空間周波数の低域のみを透過するスリット、３１６は球面の凹面鏡である。
【０１３５】
ＰＢＳ３０３、レンズ３０５、記録媒体３０６、ＳＬＭ３０８、光検出器３０９、ミラー３１１、スリット３１３、凹面鏡３１６の位置は、記録媒体３０６付近で光が集光するとともに、スリット３１３がレンズ３０５のフーリエ変換面上に位置し、さらに、記録媒体３０６に記録されたＳＬＭ３０８の強度分布が光検出器３０９の受光面上で像を結ぶような位置となるように調整する。
【０１３６】
この方法としては、例えば、レンズ３０５の焦点距離をｆとする場合、レンズ３０５とスリット３１３との距離をｆとする。また、球面凹面鏡３１６の曲率中心にスリット３１３の開口部が一致するようにする。このとき、光検出器３０９がレンズ３０５の焦点位置から光路長にしてｚ１だけ、レンズ３０５から離れていたとした場合、ＳＬＭ３０８の位置をレンズ３０５の焦点位置よりも光路長にしてｚ１／（−ｆ１＋ｆ２）＾２だけ、レンズ３０５に近付けることで、上述したようなＳＬＭ３０８からの透過光の強度分布を光検出器３０９の受光面上で決像させることができる。
【０１３７】
コリメータ３０２からＰＢＳ３０３へ入射する平行光は直線偏光であり、その偏光面はＰＢＳ３０３に対してＰ方位になるように、レーザ光源３０１とＰＢＳ３０３とを調整する。
【０１３８】
ＰＢＳ３０３を通ってきた直線偏光された光をλ／４板３０４で円偏光とするため、λ／４板３０４の高速軸方向と低速軸方向に偏向された光が、λ／４板３０４から同じ強度で出射するようにλ／４板３０４を調整する。この調整方法としては、例えば、λ／４板３０４の高速軸方向に対して、４５゜の角度の偏光面を持つ直線偏光された光をλ／４板３０４に入射するようにする方法がある。
【０１３９】
スリット３１３の開口部の大きさは、少なくともＳＬＭ３０８で表示される信号の最低空間周波数よりも低い周波数のみを透過させるものとする。例えば、ＳＬＭ３０８で表示される信号のある１軸の最低空間周波数をνｌｏｗとすると、スリット３１３の開口部の大きさは、２ νｌｏｗ λｆよりも小さくする。ここで、λはレーザ光源３０１から出射する光の波長、ｆはレンズ３０５と凹面鏡３１６との焦点距離である。
【０１４０】
スリット３１３の開口部の大きさについては、以下のようにすると、記録できる信号量を最大化できる。つまり、ＳＬＭ３０８で表示される信号の中で、最も低域の空間周波数、つまり、周波数０に集中する信号は、ＳＬＭ３０８の全面が一様の強度となる信号であるが、この場合、１軸に対するＳＬＭ３０８の大きさがＬであった場合、その主要成分は、０．６λｆ／Ｌ内に収まるので、スリット３１３の開口部の大きさは、０．６λｆ／Ｌとする。この場合、周期Ｌ以上の正弦波および余弦波を信号として用いることが可能となる。
【０１４１】
もし、ＳＬＭ３０８の１軸に対するＳＬＭ３０８の大きさがＬで、周期Ｌの正弦波および余弦波を信号として用いないのであれば、スリット３１３の開口部の大きさをλｆ／Ｌとすることで、さらに強度の強い透過光を得ることができる。
【０１４２】
ＳＬＭ３０８が２次元で表示できるものであれば、信号の軸はもう１つあり、上述した方法と同様の方法でスリット３１３の開口部の大きさを求めることができる。つまり、２次元表示できるＳＬＭ３０８の表示面上において、デカルト座標の座標軸をｘ軸とｙ軸と定めた時に、ｘ軸とｙ軸のそれぞれにおけるＳＬＭ３０８で表示される信号の最低空間周波数をνｘｌｏｗ、νｙｌｏｗとすると、スリット３１３の開口部は、ｘ軸方向に対して２νｘｌｏｗ λ ｆ、ｙ軸方向に対して２νｙｌｏｗ λ ｆとなるような方形にすればよい。
【０１４３】
特殊な場合として、２次元表示できるＳＬＭ３０８の表示面上において、局座標の座標軸をｒ軸とθ軸と定めた時に、信号θ軸に対して一様である場合には、ｒ軸におけるＳＬＭ３０８で表示される信号信号の最低空間周波数をν ｒｌｏｗとすると、スリット３１３の開口部は、ｒ軸に対して、２．４４ν ｒｌｏｗ
λ ｆとなるような円形にすればよい。
【０１４４】
次に、本第１０実施形態によるホログラム記録時の動作を、図２５を参照して説明する。レーザ光源３０１から出射したレーザ光は、コリメータ３０２で平行光に整えられ、ＳＬＭ３０８へ入射する。光はＳＬＭ３０８を通過するとともに変調され、ＰＢＳ３０３を通過し、レンズ３０５に入射する。
【０１４５】
レンズ３０５を通った光は一旦集光され、記録媒体３０６を通り抜けてレンズ３０５のフーリエ変換面に到達する。レンズ３０５のフーリエ変換面では、スリット３１３によりＳＬＭ３０８で表示される低周波数成分のみが通過し、凹面鏡３１６で反射し、再び、スリット３１３を通過して記録媒体３０６に至る。記録媒体３０６内では、レンズ３０５から来た光とスリット３１３から来た光とが干渉し、その強度分布が媒体に記録される。
【０１４６】
次に、本第１０実施形態によるホログラム再生時の動作を、図２６を参照して説明する。レーザ光源３０１から出射したレーザ光は、コリメータ３０２で平行光に整えられ、ＰＢＳ３０３を通過し、λ／４板３０４に入射する。λ／４板３０４を通過した光は、直線偏光から円偏光に変換され、レンズ３０５を通って集光され、記録媒体３０６に至る。記録媒体３０６では、記録された強度分布に従って光が散乱する。このとき、レンズ３０５を通って記録媒体３０６を透過する光は、記録時にスリット３１３を通って記録媒体３０６を通過する光に対して位相共役な関係にあるので、ここでは、記録時にＳＬＭ３０８およびレンズ３０５を通った光が再生され、記録媒体３０６からレンズ３０５の方向へ放射される。
【０１４７】
再生された光は、レンズ３０５を通ってλ／４板３０４に入射する。λ／４板３０４を通過した光は、円偏光から直線偏光に変換される。このとき、λ／４板３０４から出射した光の偏光面は、コリメータ３０２から入射した光の偏光面に対して垂直となり、ＰＢＳ３０３に対してＳ方位になる。λ／４板３０４から出射した光は、ＰＢＳ３０３へ入射し、ＰＢＳ３０３の内部で反射して光検出器３０９に至り、受光面上にＳＬＭ３０８で変調された像が結像する。この結像した像の強度分布を信号として光検出器３０９から取り出す。
【０１４８】
このような構造となっているので、再生時の光学系では、再生用の入射光と再生光が、それらの光の波面調整のために、１つのレンズ３０５を共用することが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、スリット３１３から記録媒体３０６に入射する参照光とＳＬＭ３０８を通過した後、レンズ３０５を通って記録媒体３０６に入射する物体光とが同一光軸上となるため、光学設計の簡素化および装置のアセンブリの簡素化が可能となる。その効果として、製造コストが低減できる。
【０１４９】
〔第１１実施形態〕
次に、図２７は、本発明の第１１実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。図において、４０１はレーザ光源、４０２はレーザ光を平行光にするコリメータ、４０５は凸レンズ、４０６は波面を記録する記録媒体、４０７は凸レンズ、４０８は光を変調する空間光変調器（以下、ＳＬＭ）、４０９は最終的に光学系から出てきた信号をとらえる光検出器、４１１はミラーである。
【０１５０】
レンズ４０５、記録媒体４０６、レンズ４０７、ＳＬＭ４０８、光検出器４０９の位置は、記録媒体４０６の付近で光が集光するとともに、ＳＬＭ４０８を透過した光の強度分布が、光検出器４０９の受光面上で像を結ぶような位置に調整する。
【０１５１】
この調整を行うために、例えば、レンズ４０５とレンズ４０７のそれぞれの焦点距離をｆ１とｆ２とする場合、レンズ４０５とレンズ４０７の距離をｆ１＋ｆ２とすることにより、レンズ４０５とレンズ４０７を用いた光学系をアフォーカル系とする。この時、光検出器４０９がレンズ４０５の焦点位置から光路長にしてｚ１だけ、レンズ４０５から離れていたとした場合、ＳＬＭ４０８の位置をレンズ４０７の焦点位置よりも光路長にしてｚ１／（−ｆ１／ｆ２）＾２だけレンズ４０７に近付けることで、上述したようなＳＬＭ４０８からの透過光の強度分布を光検出器４０９の受光面上で像として結ぶようにできる。
【０１５２】
次に、図３０（ａ），（ｂ）は、ミラー４１１の形状の例を示す斜視図である。図３０（ａ）は、２つの長方形の１辺を張り合わせた形状とした場合の例であり、上の面に反射膜がコーティングされている。光は上方から入射し、上方へ反射される。図３０（ｂ）は、円錐型の形状とした場合の例であり、底面に当たる部分が開口しており、側面の内側に反射膜がコーティングされている。光は上方から入射し、上方へ反射される。
【０１５３】
次に、本第１１実施形態によるホログラム記録時の動作を、図２８を参照して説明する。レーザ光源４０１から出射したレーザ光は、コリメータ４０２で平行光に整えられ、レンズ４０５に入射する。レンズ４０５を通った光は一旦集光され、記録媒体４０６を通り抜けてレンズ４０７に到達する。レンズ４０７の出射側では、再び、光は平行光となり、ミラー４１１で反射され、ＳＬＭ４０８に入射する。光はＳＬＭ４０８を透過するとともに変調され、再び、レンズ４０７を通って記録媒体４０６に至る。記録媒体４０６内では、レンズ４０５から来た光とレンズ４０７から来た光とが干渉し、その強度分布が媒体に記録される。
【０１５４】
次に、本第１１実施形態によるホログラム再生時の動作を、図２９を参照して説明する。レーザ光源４０１から出射したレーザ光は、４０２のコリメータ４０２で平行光に整えられ、レンズ４０５に入射する。レンズ４０５を通った光は一旦集光され、記録媒体４０６に至る。記録媒体４０６では、記録された強度分布に従って光が散乱し、その一部はレンズ４０５を通って光検出器４０９に至り、その受光面上にＳＬＭ４０８で変調された像が結像する。この結像した像の強度分布を信号として光検出器４０９から取り出す。
【０１５５】
このような構造となっているので、再生時の光学系では、再生用の入射光と再生光とが、それらの光の波面調整のために、１つのレンズ４０５を共用することが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、再生時の光学系では、レンズ４０７とＳＬＭ４０８とミラー４１１とを外すことが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、記録媒体４０６への記録はｏｆｆ−ａｘｉｓ型とすることが可能となる。その効果として、記録密度の向上が容易となる。また、ＳＬＭ１０８が記録媒体１０６の下方に配置されるため、さらに、第１ないし第７実施形態と同様に、ＤＣカット、または高ｆカット記録を適用すれば、１ビーム化され、かつ高記録密度化が可能となる。
【０１５６】
〔第１２実施形態〕
図３１は、本発明の第１２実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。図において、５０１はレーザ光源、５０２はレーザ光を平行光にするコリメータ、５０５は凸レンズ、５０６は波面を記録する記録媒体、５０７は凸レンズ、５０８は光を変調する空間光変調器（以下、ＳＬＭ）、５０９は最終的に光学系から出てきた信号をとらえる光検出器、５１１はミラー、５１２は半円形をした半円凸レンズ、５１３は光の空間周波数の低域のみを透過するスリット、５１４は半円形をした半円凸レンズである。
【０１５７】
レンズ５０５、記録媒体５０６、レンズ５０７、ＳＬＭ５０８、光検出器５０９の位置は、記録媒体５０６付近で光が集光するとともに、スリット５１３がレンズ５１２とレンズ５１４のフーリエ変換面上に位置し、さらに、記録媒体５０６に記録されたＳＬＭ５０８の強度分布が光検出器５０９の受光面上で像を結ぶような位置となるように調整する。
【０１５８】
この調整を行うために、例えば、レンズ５０５とレンズ５０７のそれぞれの焦点距離をｆ１とｆ２とする場合、レンズ５０５とレンズ５０７との距離をｆ１＋ｆ２とすることにより、レンズ５０５とレンズ５０７を用いた光学系をアフォーカル系とする。このとき、光検出器５０９がレンズ５０５の焦点位置から光路長にしてｚ１だけ、レンズ５０５から離れていたとした場合、ＳＬＭ５０８の位置をレンズ５０５の焦点位置よりも光路長にしてｚ１／（−ｆ１／ｆ２）＾２だけ、レンズ５０５に近付けることで、上述したようなＳＬＭ５０８からの透過光の強度分布を光検出器５０９の受光面上で結像させることができる。
【０１５９】
次に、図３４は、本第１２実施形態による半円凸レンズ５１２と５１４の形状の例を示す概念図である。半円凸レンズ５１２と５１４の外形は、実線で示すように、半円形である。図中の黒丸が最も厚みのある部分を示し、ここは、レンズの上下線対称軸上であって、その線対称軸上の外形で区切られる線分の中点である。破線は、レンズの厚みについての線であり、等しい厚みを表す線を示す。黒丸の部分が最も厚く、レンズの周辺にいくに従い、薄くなっていく様子を示している。
【０１６０】
半円凸レンズ５１２とスリット５１３と半円凸レンズ５１４の位置は、レンズ５０５から半円凸レンズ５１２ヘ入射した光に含まれる空間周波数の低域の成分を、半円凸レンズ５１４の外に取り出すように調整する。
【０１６１】
この調整を行うために、例えば、半円凸レンズ５１２と５１４の焦点距離をｆとする場合、半円凸レンズ５１２と５１４の距離を２ｆとすることにより、半円凸レンズ５１２と５１４を用いた光学系をアフォーカル系とする。そして、それら半円凸レンズ５１２と５１４との間に、半円凸レンズ５１２からはｆ、半円凸レンズ５１４からはｆだけ離した位置、つまり、２つの半円凸レンズ５１２と５１４のフーリエ変換面が重なる位置にスリット５１３を置く。
【０１６２】
また、スリット５１３の開口部の大きさは、少なくともＳＬＭ５０８で表示される信号の最低空間周波数よりも低い周波数のみを通過させるものとする。例えば、ＳＬＭ５０８で表示される信号のある１軸の最低空間周波数をνｌｏｗとすると、スリット５１３の開口部の大きさは、２νｌｏｗλ ｆよりも小さくする。ここで、λはレーザ光源５０１から出射する光の波長、ｆは半円凸レンズ５１２と５１４の焦点距離である。
【０１６３】
スリット５１３の開口部の大きさについては、以下のようにすると、記録できる信号量を最大化できる。つまり、ＳＬＭ５０８で表示される信号の中で、最も低域の空間周波数、つまり、周波数０に集中する信号は、ＳＬＭ５０８の全面が一様の強度となる信号であるが、この場合、１軸に対するＳＬＭ５０８の大きさがＬであった場合、その主要成分は、０．６λｆ／Ｌ内に収まるので、スリット５１３の開口部の大きさは、０．６λｆ／Ｌとする。この場合、周期Ｌ以上の正弦波および余弦波を信号として用いることが可能となる。
【０１６４】
もし、ＳＬＭ５０８の１軸に対するＳＬＭ５０８の大きさがＬで、周期Ｌの正弦波および余弦波を信号として用いないのであれば、スリット５１３の開口部の大きさをλｆ／Ｌとすることで、さらに強度の強い透過光を得ることができる。
【０１６５】
ＳＬＭ５０８が２次元で表示できるものであれば、信号の軸はもう１つあり、上述した方法と同様の方法でスリット５１３の開口部の大きさを求めることができる。つまり、２次元表示できるＳＬＭ５０８の表示面上において、デカルト座標の座標軸をｘ軸とｙ軸と定めた時に、ｘ軸とｙ軸のそれぞれにおけるＳＬＭ５０８で表示される信号の最低空間周波数をνｘｌｏｗ、νｙｌｏｗとすると、スリット５１３の開口部は、ｘ軸方向に対して２νｘｌｏｗ λ ｆ、ｙ軸方向に対して２νｙｌｏｗ λ ｆとなるような方形にすればよい。
【０１６６】
特殊な場合として、２次元表示できるＳＬＭ５０８の表示面上において、局座標の座標軸をｒ軸とθ軸と定めたときに、信号θ軸に対して一様である場合には、ｒ軸におけるＳＬＭ５０８で表示される信号信号の最低空間周波数をνｒｌｏｗとすると、スリット５１３の開口部は、ｒ軸に対して、２．４４ νｒｌｏｗ
λ ｆとなるような円形にすればよい。
【０１６７】
次に、本第１２実施形態によるホログラム記録時の動作を、図３２を参照して説明する。レーザ光源５０１から出射したレーザ光は、コリメータ５０２で平行光に整えられ、ＳＬＭ５０８へ入射する。光はＳＬＭ５０８を通過するとともに変調され、レンズ５０５に入射する。レンズ５０５を通った光は一旦集光され、記録媒体５０６を通り抜けてレンズ５０７に到達する。レンズ５０７の出射側では、再び光は平行光となり、半円凸レンズ５１２を通り、レンズ５１２のフーリエ変換面に到達する。半円凸レンズ５１２のフーリエ変換面では、スリット５１３によりＳＬＭ５０８で表示される低周波数成分のみが通過し、レンズ５１４に到達する。レンズ５１４の出射側では、再び光は平行光となり、ミラー５１１で反射し、再び、レンズ５０７を通って記録媒体５０６に至る。記録媒体５０６内では、レンズ５０５から来た光とレンズ５０７から来た光とが干渉し、その強度分布が記録媒体５０６に記録される。
【０１６８】
次に、本第１２実施形態によるホログラム再生時の動作を、図３３を参照して説明する。まず、レーザ光を照射する前に、記録媒体５０６をレンズ５０５の光軸を中心にして１８０゜回転させておく。レーザ光源５０１から出射したレーザ光は、コリメータ５０２で平行光に整えられ、レンズ５０５に入射する。レンズ５０５を通った光は一旦集光され、記録媒体５０６に至る。記録媒体５０６では、記録された強度分布に従って光が散乱する。このとき、レンズ５０５を通って記録媒体５０６を透過する光は、記録時にレンズ５０７のを通って記録媒体５０６を通過する光に対して位相共役な関係にあるので、ここでは、記録時にＳＬＭ５０８およびレンズ５０５を通ってきた光が再生され、記録媒体５０６からレンズ５０５の方向に放射される。再生された光は、レンズ５０５を通って光検出器５０９に至り、受光面上にＳＬＭ５０８で変調された像が結像する。この結像した像の強度分布を信号として光検出器５０９から取り出す。
【０１６９】
このような構造となっているので、再生時の光学系では、再生用の入射光と再生光が、それらの光の波面調整のために、１つのレンズ５０５を共用することが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、再生時の光学系では、レンズ５０７とミラー５１１と半円凸レンズ５１２とスリット５１３と半円凸レンズ５１４を外すことが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、記録媒体５０６への記録はｏｆｆ−ａｘｉｓ型とすることが可能となる。その効果として、記録密度の向上が容易となる。
【０１７０】
〔第１３実施形態〕
図３５は、本発明の第１３実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。図において、６０１はレーザ光源、６０２はレーザ光を平行光にするコリメータ、６０５は凸レンズ、６０６は波面を記録する媒体、６０７は凸レンズ、６０８は光を変調する空間光変調器（以下、ＳＬＭ）、６０９は光検出器、６１０はミラー（または散乱体）、６１２は凸レンズである。
【０１７１】
レンズ６０５、媒体６０６、レンズ６０７、ＳＬＭ６０８、光検出器６０９、ミラー（または散乱体）６１０、凸レンズ６１２の位置は、記録媒体６０６の付近で光が集光するとともに、ミラー（または散乱体）６１０がレンズ６１２のフーリエ変換面上に位置し、さらに、ＳＬＭ６０８を通過した光の強度分布が、光検出器６０９の受光面上で像を結ぶような位置に調整する。この調整を行うために、例えば、レンズ６０５と６０７のそれぞれの焦点距離をｆ１とｆ２とした場合、レンズ６０５と６０７との距離をｆ１＋ｆ２とすることにより、レンズ６０５と６０７を用いた光学系をアフォーカル系とする。また、レンズ６１２の焦点距離をｆ３とした場合、レンズ６１２とミラー（または散乱体）６１０との距離はｆ３となるようにする。このとき、光検出器６０９がレンズ６０５の焦点位置から光路長にしてｚ１だけ、レンズ６０５から離れていたとした場合、ＳＬＭ６０８の位置をレンズ６０５の焦点位置よりも、光路長にしてｚ１／（−ｆ１／ｆ２）＾２だけ、レンズ６０５に近付けることで、上述したようなＳＬＭ６０８からの透過光の強度分布を光検出器６０９の受光面上で結象させることができる。
【０１７２】
ミラー（または散乱体）６１０の大きさは、少なくともＳＬＭ６０８で表示される信号の最低空間周波数よりも低い周波数のみを反射または散乱するものとする。例えば、ＳＬＭ６０８で表示される信号のある１軸の最低空間周波数をνｌｏｗとすると、ミラー（または散乱体）６１０の大きさは、２νｌｏｗλｆ３よりも小さくする。ここで、λはレーザ光源６０１から出射する光の波長、ｆ３はレンズ６１２の焦点距離である。
【０１７３】
ミラー（または散乱体）６１０の大きさについては、以下のようにすると、記録できる信号量を最大化できる。つまり、ＳＬＭ６０８で表示される信号の中で、最も低域の空間周波数、つまり、周波数０に集中する信号は、ＳＬＭ６０８の全面が一様の強度となる信号であるが、この場合、１軸に対するＳＬＭ６０８の大きさがＬであった場合、その主要成分は０．６λｆ／Ｌ内に収まるので、ミラー（または散乱体）６１０の大きさは０．６λｆ／Ｌとする。この場合、周期Ｌ以上の正弦波および余弦波を信号として用いることが可能となる。
【０１７４】
もし、ＳＬＭ６０８の１軸に対するＳＬＭ６０８の大きさがＬで、周期Ｌの正弦波および余弦波を信号として用いないのであれば、ミラー（または散乱体）６１０の大きさをλｆ／Ｌとすることで、さらに強度の強い透過光を得ることができる。
【０１７５】
ＳＬＭ６０８が２次元で表示できるものであれば、信号の軸はもう１つあり、上述した方法と同様の方法でミラー（または散乱体）６１０の大きさを求めることができる。つまり、２次元表示できるＳＬＭ６０８の表示面上において、デカルト座標の座標軸をｘ軸とｙ軸と定めた時に、ｘ軸とｙ軸のそれぞれにおけるＳＬＭ６０８で表示される信号の最低空間周波数をνｘｌｏｗ、νｙｌｏｗとすると、ミラー（または散乱体）６１０は、ｘ軸方向に対して２ νｘｌｏｗ λｆ、ｙ軸方向に対して２ νｙｌｏｗ λｆとなるような方形にすればよい。
【０１７６】
特殊な場合として、２次元表示できるＳＬＭ６０８の表示面上において、局座標の座標軸をｒ軸とθ軸と定めた時に、信号θ軸に対して一様である場合には、ｒ軸におけるＳＬＭ６０８で表示される信号信号の最低空間周波数をνｒｌｏｗとすると、ミラー（または散乱体）６１０は、ｒ軸に対して、２．４４ νｒｌｏｗ λ ｆとなるような円形にすればよい。
【０１７７】
次に、本第１３実施形態によるホログラム記録時の動作を、図３６を参照して説明する。レーザ光源６０１から出射したレーザ光は、コリメータ６０２で平行光に整えられ、ＳＬＭ６０８へ入射する。光はＳＬＭ６０８を通過するとともに変調され、レンズ６０５に入射する。レンズ６０５を通った光は一旦集光され、記録媒体６０６を通り抜けてレンズ６０７に到達する。レンズ６０７の出射側では、再び、光は平行光となり、レンズ６１２を通り、レンズ６１２のフーリエ変換面に到達する。レンズ６１２のフーリエ変換面では、ミラー（または散乱体）６１０によりＳＬＭ６０８で表示される最低周波数成分が反射または散乱され、再び、レンズ６１２に到達する。レンズ６１２の出射側では、再び、光は平行光となり、再び、レンズ６０７を通って記録媒体６０６に至る。記録媒体６０６内では、レンズ６０５から来た光とレンズ６０７から来た光が干渉し、その強度分布が記録媒体に記録される。
【０１７８】
次に、本第１３実施形態によるホログラム再生時の動作を、図３７を参照して説明する。まず、レーザ光を照射する前に、記録媒体６０６をレンズ６０５の光軸を中心にして１８０゜回転させておく。レーザ光源６０１から出射したレーザ光は、コリメータ６０２で平行光に整えられ、レンズ６０５に入射する。レンズ６０５を通った光は一旦集光され、記録媒体６０６に至る。記録媒体６０６では、記録された強度分布に従って光が散乱する。このとき、レンズ６０５を通って記録媒体６０６を透過する光は、記録時にレンズ６０７を通って記録媒体６０６を通過する光に対して位相共役な関係にあるので、ここでは、記録時にＳＬＭ６０８およびレンズ６０５を通ってきた光が再生され、記録媒体６０６からレンズ６０５の方向へ放射される。再生された光は、レンズ６０５を通って光検出器６０９に至り、受光面上にＳＬＭ６０８で変調された像が結像する。この結像した像の強度分布を信号として光検出器６０９から取り出す。
【０１７９】
このような構造となっているので、再生時の光学系では、再生用の入射光と再生光が、それらの光の波面調整のために、１つのレンズ６０５を共用することが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、再生時の光学系では、レンズ６０７とミラー（または散乱体）６１０とレンズ６１２を外すことが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、記録媒体６０６への記録はｏｆｆ−ａｘｉｓ型とすることが可能となる。その効果として、記録密度の向上が容易となる。
【０１８０】
〔第１４実施形態〕
図３８は、本発明の第１４実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。図において、７０１はレーザ光源、７０２はレーザ光を平行光にするコリメータ、７０５は凸レンズ、７０６は波面を記録する記録媒体、７０７は凸レンズ、７０８は光を変調する空間光変調器（以下、ＳＬＭ）、７０９は最終的に光学系から出てきた信号をとらえる光検出器、７１５はミラー、７１６は遮光板である。
【０１８１】
レンズ７０５、記録媒体７０６、レンズ７０７、ＳＬＭ７０８、光検出器７０９の位置は、記録媒体７０６付近で光が集光するとともに、ＳＬＭ７０８を透過した光の強度分布が、光検出器７０９の受光面上で像を結ぶような位置に調整する。
【０１８２】
この調整を行うために、例えば、レンズ７０５と７０７のそれぞれの焦点距離をｆ１とｆ２とする場合、レンズ７０５と７０７との距離をｆ１＋ｆ２とすることにより、レンズ７０５と７０７を用いた光学系をアフォーカル系とする。このとき、光検出器７０９がレンズ７０５の焦点位置から光路長にしてｚ１だけ、レンズ７０５から離れていたとした場合、ＳＬＭ７０８の位置をレンズ７０７の焦点位置よりも光路長にしてｚ１／（−ｆ１／ｆ２）＾２だけ、レンズ７０７に近付けることで、上述したようなＳＬＭ７０８からの透過光の強度分布を光検出器７０９の受光面上で像として結ぶようにできる。
【０１８３】
図４１（ａ），（ｂ）は、ミラー７１５の形状の例を示す斜視図である。図４１（ａ）は、４つの長方形の辺を張り合わせた屏風型の形状とした例であり、上の面に反射膜がコーティングされている。光は上方から入射し、上方へ反射される。図４１（ｂ）は、２つの円錐を組み合わせたメキシカンハット型の形状とした例であり、上の面に反射膜がコーティングされている。光は上方から入射し、上方へ反射される。
【０１８４】
次に、本第１４実施形態によるホログラム記録時の動作を、図３９を参照して説明する。レーザ光源７０１から出射したレーザ光は、コリメータ７０２で平行光に整えられ、遮光板７１６で遮光されなかった光がレンズ７０５に入射する。レンズ７０５を通った光は一旦集光され、記録媒体７０６を通り抜けてレンズ７０７に到達する。レンズ７０７の出射側では、再び、平行光となり、ミラー７１５で反射し、ＳＬＭ７０８へ入射する。光はＳＬＭ７０８を通過するとともに変調され、再び、レンズ７０７を通って記録媒体７０６に至る。記録媒体７０６内では、レンズ７０５から来た光とレンズ７０７から来た光とが干渉し、その強度分布が記録媒体に記録される。
【０１８５】
次に、本第１４実施形態によるホログラム再生時の動作を、図４０を参照して説明する。レーザ光源７０１から出射したレーザ光は、コリメータ７０２で平行光に整えられ、遮光板７１６で遮光されなかった光がレンズ７０５に入射する。レンズ７０５を通った光は一旦集光され、記録媒体７０６に至る。記録媒体７０６では、記録された強度分布に従って光が散乱し、その一部はレンズ７０５を通って光検出器７０９に至り、受光面上にＳＬＭ７０８で変調された像が結像する。この結像した像の強度分布を信号として光検出器７０９から取り出す。
【０１８６】
このような構造となっているので、再生時の光学系では、再生用の入射光と再生光が、それらの光の波面調整のために、１つのレンズ７０５を共用することが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、再生時の光学系では、レンズ７０７とＳＬＭ７０８とミラー７１５を外すことが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、記録媒体７０６への記録はｏｆｆ−ａｘｉｓ型とすることが可能となる。その効果として、記録密度の向上が容易となる。また、ＳＬＭ１０８が記録媒体１０６の下方に配置されるため、さらに、第１ないし第７実施形態と同様に、ＤＣカット、または高ｆカット記録を適用すれば、１ビーム化され、かつ高記録密度化が可能となる。
【０１８７】
〔第１５実施形態〕
図４２は、本発明の第１５実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。８０１はレーザ光源、８０２はレーザ光を平行光にするコリメータ、８０３は偏光の方向により光を分離する偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳ）、８０４はある方向の偏光の時間位相を２π／４ラジアンだけ遅らせるλ／４板、８０５は凸レンズ、８０６は波面を記録する記録媒体、８０７は凸レンズ、８０８は光を変調する空間光変調器（以下、ＳＬＭ）、８０９は最終的に光学系から出てきた信号をとらえる光検出器、８１２は凸レンズ、８１３は光の空間周波数の低減のみを透過するスリット、８１４は凸レンズ、８１５はミラー、８１６は遮光版、８１７は遮光版である。
【０１８８】
ＰＢＳ８０３、レンズ８０５、記録媒体８０６、レンズ８０７、ＳＬＭ８０８、光検出器８０９の位置は、記録媒体８０６付近で光が集光するとともに、スリット８１３がレンズ８１２と８１４のフーリエ変換面上に位置し、さらに、ＳＬＭ８０６を通過した光の強度分布が、光検出器８０９の受光面上で像を結ぶような位置に調整する。
【０１８９】
この調整を行うために、例えば、レンズ８０５と８０７のそれぞれの焦点距離をｆ１とｆ２とする場合、レンズ８０５と８０７との距離をｆ１＋ｆ２とすることにより、レンズ８０５と８０７を用いた光学系をアフォーカル系とする。このとき、光検出器８０９がレンズ８０５の焦点位置から光路長にしてｚ１だけ、レンズ８０５から離れていたとした場合、ＳＬＭ８０８の位置をレンズ８０５の焦点位置よりも光路長にしてｚ１／（−ｆ１／ｆ２）＾２だけ、レンズ８０５に近付けることで、上述したようなＳＬＭ８０８からの透過光の強度分布を光検出器８０９の受光面上で結像させることができる。
【０１９０】
コリメータ８０２からＰＢＳ８０３へ入射する平行光は直線偏光であり、その偏光画はＰＢＳ８０３に対してＰ方位になるように、レーザ光源８０１とＰＢＳ８０３を調整する。
【０１９１】
ＰＢＳ８０３を通ってきた直線偏光された光をλ／４板８０４で円偏光とするため、λ／４板８０４の高速軸方向と低速軸方向に偏向された光が、λ／４板８０４から同じ強度で出射するように、λ／４板８０４を調整する。この調整方法としては、例えば、λ／４板８０４の高速軸方向に対して、４５゜の角度の偏光面を持つ直線偏光された光をλ／４板８０４に入射するようにする方法がある。
【０１９２】
レンズ８１２とスリット８１３とレンズ８１４の位置は、レンズ８０７からレンズ８１２ヘ入射した光に含まれる空間周波数の低域の成分を、レンズ８１４のから外に取り出すように調整する。この調整を行うために、例えば、レンズ８１２と８１４の焦点距離をｆとする場合、レンズ８１２と８１４との距離を２ｆとすることにより、レンズ８１２と８１４を用いた光学系をアフォーカル系とする。そして、それらレンズ８１２と８１４の間に、レンズ８１２からはｆ、レンズ８１４からはｆだけ離した位置に、つまり、２つのレンズ８１２と８１４のフーリエ変換面が重なる位置に、スリット８１３を置く。
【０１９３】
また、スリット８１３の開口部の大きさは、少なくともＳＬＭ８０８で表示される信号の最低空間周波数よりも低い周波数のみを通過させるものとする。例えば、ＳＬＭ８０８で表示される信号のある１軸の最低空間周波数をνｌｏｗとすると、スリット８１３の開口部の大きさは、２νｌｏｗλ ｆよりも小さくする。ここで、λはレーザ光源８０１から出射する光の波長、ｆはレンズ８１２と８１４の焦点距離である。
【０１９４】
スリット８１３の開口部の大きさについては、以下のようにすると、記録できる信号量を最大化できる。つまり、ＳＬＭ８０８で表示される信号の中で、最も低域の空間周波数、つまり、周波数０に集中する信号は、ＳＬＭ８０８の全面が一様の強度となる信号であるが、この場合、１軸に対するＳＬＭ８０８の大きさがＬであった場合、その主要成分は０．６λｆ／Ｌ内に収まるので、スリット８１３の開口部の大きさは０．６λｆ／Ｌとする。この場合、周期Ｌ以上の正弦波および余弦波を信号として用いることが可能となる。
【０１９５】
もし、ＳＬＭ８０８の１軸に対するＳＬＭ８０８の大きさがＬで、周期Ｌの正弦波および余弦波を信号として用いないのであれば、スリット８１３の開口部の大きさをλｆ／Ｌとすることで、さらに強度の強い透過光を得ることができる。
【０１９６】
ＳＬＭ８０８が２次元で表示できるものであれば、信号の軸はもう１つあり、上述した方法と同様の方法でスリット８１３の開口部の大きさを求めることができる。つまり、２次元表示できるＳＬＭの表示面上において、デカルト座標の座標軸をｘ軸とｙ軸と定めた時に、ｘ軸とｙ軸のそれぞれにおけるＳＬＭ８０８で表示される信号の最低空間周波数をνｘｌｏｗ、νｙｌｏｗとすると、スリット８１３の開口部は、ｘ軸方向に対して２νｘｌｏｗ λ ｆ、ｙ軸方向に対して２νｙｌｏｗ λ ｆとなるような方形にすればよい。
【０１９７】
特殊な場合として、２次元表示できるＳＬＭ８０８の表示面上において、局座標の座標軸をｒ軸とθ軸と定めた時に、信号θ軸に対して一様である場合は、ｒ軸におけるＳＬＭで表示される信号信号の最低空間周波数をν ｒ１ｏｗとすると、スリット８１３の開口部は、ｒ軸に対して、２．４４ ν ｒｌｏｗ λ ｆとなるような円形にすればよい。ミラー８１５の形状は、第１４実施形態に示すものと同じである。
【０１９８】
次に、本第１５実施形態によるホログラム記録時の動作を、図４３を参照して説明する。レーザ光源８０１から出射したレーザ光は、コリメータ８０２で平行光に整えられ、ＳＬＭ８０８へ入射する。それと同時に、遮光板８１６により、ＳＬＭ８０８へ入射する光以外は遮光する。光はＳＬＭ８０８を通過するとともに変調され、ＰＢＳ８０３を通過し、レンズ８０５に入射する。レンズ８０５を通った光は一旦集光され、記録媒体８０６を通り抜けてレンズ８０７に到達する。レンズ８０７の出射側では、再び、光は平行光となり、レンズ８１２を通り、レンズ８１２のフーリエ変換面に到達する。レンズ８１２のフーリエ変換面では、スリット８１３によりＳＬＭ８０８で表示される低周波成分のみが通過し、レンズ８１４に到達する。レンズ８１４の出射側では、再び、光りは平行光となり、ミラー８１５で反射し、再び、レンズ８０７を通って記録媒体８０６に至る。記録媒体８０６内では、レンズ８０５から来た光とレンズ８０７から来た光が干渉し、その強度分布が記録媒体に記録される。
【０１９９】
次に、本第１５実施形態によるホログラム再生時の動作を、図４４を参照して説明する。レーザ光源８０１から出射したレーザ光は、コリメータ８０２で平行光に整えられ、光検出器８１７で遮光されなかった光がλ／４板８０４に入射する。λ／４板８０４を通過した光は直線偏光から円偏光に変換され、レンズ８０５を通って集光され、記録媒体８０６に至る。記録媒体８０６では、記録された強度分布に従って光が散乱する。このとき、レンズ８０５を通って記録媒体８０６を透過する光は、記録時にレンズ８０７を通って記録媒体８０６を透過する光に対して位相共役な関係にあるので、ここでは、記録時にＳＬＭ８０８、ＰＢＳ８０３およびレンズ８０５を通った光が再生され、記録媒体８０６からレンズ８０５の方向へ放射される。再生された光は、レンズ８０５を通ってλ／４８０４に入射する。λ／４板８０４を通過した光は、円偏光から直線偏光に変換される。このとき、λ／４板８０４から出射した光の偏光面は、コリメータ８０２から入射した光の偏光面に対して垂直となり、ＰＢＳ８０３に対してＳ方位になる。λ／４板８０４から出射した光は、ＰＢＳ８０３へ入射し、ＰＢＳ８０３内部で反射して光検出器８０９に至り、受光面上にＳＬＭ８０８で変調された像が結像する。この結像した像の強度分布を信号として光検出器８０９から取り出す。
【０２００】
このような構造となっているので、再生時の光学系では、再生用の入射光と再生光が、それらの光の波面調整のために、１つのレンズ８０５を共用することが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、再生時の光学系ではレンズ８０７とレンズ８１２とスリット８１３とレンズ８１４とミラー８１５を外すことが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、記録媒体８０６への記録はｏｆｆ−ａｘｉｓ型とすることが可能となる。その効果として、記録密度の向上が容易となる。
【０２０１】
〔第１６実施形態〕
図４５は、本発明の第１６実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。図において、９０１はレーザ光源、９０２はレーザ光を平行光にするコリメータ、９０３は偏光の方向により光を分離する偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳ）、９０４はある方向の偏光の時間位相を２π／４ラジアンだけ遅らせるλ／４板、９０５は凸レンズ、９０６は波面を記録する記録媒体、９０７は凸レンズ、９０８は光を変調する空間光変調器（以下、ＳＬＭ）、９０９は最終的に光学系から出てきた信号をとらえる光検出器、９１２は凸レンズ、９１３は光の空間周波数の低減のみを透過するスリット、９１４は凸レンズ、９１５はミラー、９１６は遮光板、９１７は遮光板である。
【０２０２】
ＰＢＳ９０３、レンズ９０５、記録媒体９０６、レンズ９０７、ＳＬＭ９０８、光検出器９０９の位置は、記録媒体８０６付近で光が集光するとともに、スリット９１３がレンズ９１２と９１４のフーリエ変換面上に位置し、さらに、ＳＬＭ９０６を通過した光の強度分布が、光検出器９０９の受光面上で像を結ぶような位置に調整する。
【０２０３】
この調整を行うために、例えば、レンズ９０５と９０７のそれぞれの焦点距離をｆ１とｆ２とする場合、レンズ９０５と９０７との距離をｆ１＋ｆ２とすることにより、レンズ９０５と９０７を用いた光学系をアフォーカル系とする。このとき、光検出器９０９がレンズ９０５の焦点位置から光路長にしてｚ１だけ、レンズ９０５から離れていたとした場合、ＳＬＭ９０８の位置をレンズ９０５の焦点位置よりも光路長にしてｚ１／（−ｆ１／ｆ２）＾２だけ、レンズ９０５に近付けることで、上述したようなＳＬＭ９０８からの透過光の強度分布を光検出器９０９の受光面上で像として結ぶようにできる。
【０２０４】
コリメータ９０２からＰＢＳ９０３へ入射する平行光は直線偏光であり、その偏光面は、ＰＢＳ９０３に対してＰ方位になるように、レーザ光源９０１とＰＢＳ９０３を調整する。ＰＢＳ９０３を通ってきた直線偏光の光をλ／４板９０４で円偏光とするため、λ／４板９０４の高速軸方向と低速軸方向に偏向された光が、λ／４板９０４から同じ強度で出射するように、λ／４板９０４を調整する。この調整方法としては、例えば、λ／４板９０４の高速軸方向に対して、４５°の角度の偏光画を持つ直線偏光の光をλ／４板９０４に入射するようにする方法がある。
【０２０５】
レンズ９１２とスリット９１３とレンズ９１４の位置は、レンズ９０７からレンズ９１２ヘ入射した光に含まれる空間周波数の低域の成分を、レンズ９１４から外に取り出すように調整する。この調整を行うために、例えば、レンズ９１２と９１４の焦点距離をｆとする場合、レンズ９１２と９１４との距離を２ｆとすることにより、レンズ９１２と９１４を用いた光学系をアフォーカル系とする。そして、それらレンズ９１２と９１４との間に、レンズ９１２からはｆ、レンズ９１４からはｆだけ離した位置に、つまり、２つのレンズ９１２と９１４のフーリエ変換面が重なる位置に、スリット９１３を置く。
【０２０６】
また、スリット９１３の開口部の大きさは、少なくともＳＬＭ９０８で表示される信号の最低空間周波数よりも低い周波数のみを通過させるものとする。例えば、ＳＬＭ９０８で表示される信号のある１軸の最低空間周波数をνｌｏｗとすると、スリット９１３の開口部の大きさは、２νｌｏｗ λ ｆよりも小さくする。ここで、λはレーザ光源９０１から出射する光の波長、ｆはレンズ９１２と９１４の焦点距離である。
【０２０７】
スリット９１３の開口部の大きさについては、以下のようにすると、記録できる信号量を最大化できる。つまり、ＳＬＭ９０８で表示される信号の中で、最も低域の空間周波数、つまり、周波数０に集中する信号は、ＳＬＭ９０８の全面が一様の強度となる信号であるが、この場合、１軸に対するＳＬＭ９０８の大きさがＬであった場合、その主要成分は０．６λｆ／Ｌ内に収まるので、スリット９１３の開口部の大きさは０．６λｆ／Ｌとする。この場合、周期Ｌ以上の正弦波および余弦波を信号として用いることが可能となる。
【０２０８】
もし、ＳＬＭ９０８の１軸に対するＳＬＭ９０８の大きさがＬで、周期Ｌの正弦波および余弦波を信号として用いないのであれば、スリット９１３の開口部の大きさをλｆ／Ｌとすることで、さらに強度の強い透過光を得ることができる。ＳＬＭ９０８が２次元で表示できるものであれば、信号の軸はもう１つあり、上述した方法と同様の方法でスリット９１３の開口部の大きさを求めることができる。つまり、２次元表示できるＳＬＭ９０８の表示面上において、デカルト座標の座標軸をｘ軸とｙ軸と定めた時に、ｘ軸とｙ軸のそれぞれにおけるＳＬＭ９０８で表示される信号の最低空間周波数をνｘｌｏｗ、νｙｌｏｗとすると、スリット９１３の穴は、ｘ軸方向に対して２νｘｌｏｗ λ ｆ、 ｙ軸方向に対して２ νｙｌｏｗ λ ｆとなるような方形にすればよい。
【０２０９】
特殊な場合として、２次元表示できるＳＬＭ９０８の表示面上において、局座標の座標軸をｒ軸とθ軸と定めた時に、信号θ軸に対して一様である場合には、ｒ軸におけるＳＬＭ９０８で表示される信号信号の最低空間周波数をνｒｌｏｗとすると、スリット９１３の開口部は、ｒ軸に対して、２．４４ νｒｌｏｗ λ ｆとなるような円形にすればよい。
【０２１０】
次に、本第１６実施形態によるホログラム記録時の動作を、図４６を参照して説明する。レーザ光源９０１から出射したレーザ光は、コリメータ９０２で平行光に整えられ、ＳＬＭ９０８へ入射する。それと同時に、遮光板９１６により、ＳＬＭ９０８へ入射する光以外は遮光する。光はＳＬＭ９０８を通過するとともに変調され、ＰＢＳ９０３を通過し、レンズ９０５に入射する。レンズ９０５を通った光は一旦集光され、記録媒体９０６を通り抜けてレンズ９０７に到達する。レンズ９０７の出射側では、再び、光は平行光となり、レンズ９１２を通り、レンズ９１２のフーリエ変換面に到達する。レンズ９１２のフーリエ変換面では、スリット９１３によりＳＬＭ９０８で表示される低周波成分のみが通過し、レンズ９１４に到達する。レンズ９１４の出射側では、再び、光りは平行光となり、ミラー９１５で反射し、再び、レンズ９０７を通って記録媒体９０６に至る。記録媒体９０６内では、レンズ９０５から来た光とレンズ９０７から来た光とが干渉し、その強度分布が記録媒体に記録される。
【０２１１】
次に、本第１６実施形態によるホログラム再生時の動作を、図４７を参照して説明する。レーザ光源９０１から出射したレーザ光は、コリメータ９０２で平行光に整えられ、光検出器９１７で遮光されなかった光がλ／４板９０４に入射する。λ／４板９０４を通過した光は、直線偏光から円偏光に変換され、レンズ９０５を通って集光され、記録媒体９０６に至る。記録媒体９０６では、記録された強度分布に従って光が散乱する。このとき、レンズ９０５を通って記録媒体９０６を透過する光は、記録時にレンズ９０７を通って記録媒体９０６を透過する光に対して位相共役な関係にあるので、ここでは、記録時にＳＬＭ９０８、ＰＢＳ９０３およびレンズ９０５を通った光が再生され、記録媒体９０６からレンズ９０５の方向へ放射される。再生された光は、レンズ９０５を通ってλ／４板９０４に入射する。λ／４板９０４を通過した光は、円偏光から直線偏光に変換される。このとき、λ／４板９０４から出射した光の偏光画は、コリメータ９０２から入射した光の偏光面に対して垂直となり、ＰＢＳ９０３に対してＳ方位になる。λ／４板９０４から出射した光は、ＰＢＳ９０３へ入射し、ＰＢＳ９０３内部で反射して光検出器９０９に至り、受光面上にＳＬＭ９０８で変調された像が結像する。この結像した像の強度分布を信号として光検出器９０９から取り出す。
【０２１２】
このような構造となっているので、再生時の光学系では、再生用の入射光と再生光が、それらの光の波面調整のために、１つのレンズ９０５を共用することが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、再生時の光学系ではレンズ９０７とレンズ９１２とスリット９１３とレンズ９１４とミラー９１５を外すことが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、記録媒体９０６への記録はｏｆｆ−ａｘｉｓ型とすることが可能となる。
その効果として、記録密度の向上が容易となる。
【０２１３】
〔第１７実施形態〕
図４８は、本発明の第１７実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す図である。図において、１００１はレーザ光源、１００２はレーザ光を平行光にするコリメータ、１００５は凸レンズ、１００６は波画を記録する記録媒体、１００７は凸レンズ、１００８は光を変調する空間光変調器（以下、ＳＬＭ）、１００９は最終的に光学系から出てきた信号をとらえる光検出器、１０１２は凸レンズ、１０１３は光の空間周波数の低域のみを透過するスリット、１０１４は凸レンズ、１０１５はミラー、１０１６は遮光板、１０１７は遮光板である。
【０２１４】
ＰＢＳ１００３、レンズ１００５、記録媒体１００６、レンズ１００７、ＳＬＭ１００８、光検出器１００９の位置は、記録媒体１００６の付近で光が集光するとともに、スリット１０１３がレンズ１０１２と１０１４のフーリエ変換面上に位置し、さらに、ＳＬＭ１００６を通過した光の強度分布が、光検出器１００９の受光面上で像を結ぶような位置に調整する。
【０２１５】
この調整を行うために、例えば、レンズ１００５と１００７のそれぞれの焦点距離をｆ１とｆ２とする場合、レンズ１００５と１００７との距離はｆ１＋ｆ２とすることにより、レンズ１００５と１００７を用いた光学系をアフォーカル系とする。この時、光検出器１００９がレンズ１００５の焦点位置から光路長にしてｚ１だけ、レンズ１００５から離れていたとした場合、ＳＬＭ１００８の位置をレンズ１００５の焦点位置よりも光路長にしてｚ１／（−ｆ１／ｆ２）＾２だけ、レンズ１００５に近付けることで、上述したようなＳＬＭ１００８からの透過光の強度分布を光検出器１００９の受光面上で結像させることができる。
【０２１６】
レンズ１０１２とスリット１０１３とレンズ１０１４の位置は、レンズ１００７からレンズ１０１２ヘ入射した光に含まれる空間周波数の低域の成分を、レンズ１０１４の外に取り出すように調整する。この調整を行うために、例えば、レンズ１０１２と１０１４の焦点距離をｆとする場合、レンズ１０１２と１０１４との距離を２ｆとすることにより、レンズ１０１２と１０１４を用いた光学系をアフォーカル系とする。そして、それらレンズ１０１２と１０１４との間に、レンズ１０１２からはｆ、レンズ１０１４からはｆだけ離した位置に、つまり、２つのレンズ１０１２と１０１４のフーリエ変換面が重なる位置に、スリット１０１３を置く。
【０２１７】
また、スリット１０１３の開口部の大きさは、少なくともＳＬＭ１００８で表示される信号の最低空間周波数よりも低い周波数のみを通過させるものとする。例えば、ＳＬＭ１００８で表示される信号のある１軸の最低空間周波数をνｌｏｗとすると、スリット１０１３の開口部の大きさは、２νｌｏｗλｆよりも小さくする。ここで、λはレーザ光源１００１から出射する光の波長、ｆはレンズ１０１２と１０１４の焦点距離である。
【０２１８】
スリット１０１３の開口部の大きさについては、以下のようにすると、記録できる信号量を最大化できる。つまり、ＳＬＭ１００８で表示される信号の中で、最も低域の空間周波数、つまり、周波数０に集中する信号は、ＳＬＭ１００８の全面が一様の強度となる信号であるが、この場合、１軸に対するＳＬＭ１００８の大きさがＬであった場合、その主要成分は０．６λ／Ｌ内に収まるので、スリット１０１３の開口部の大きさは０．６λ／Ｌとする。この場合、周期Ｌ以上の正弦波および余弦波を信号として用いることが可能となる。
【０２１９】
もし、ＳＬＭ１００８の１軸に対するＳＬＭ１００８の大きさがＬで、周期Ｌの正弦波および余弦波を信号として用いないのであれば、スリット１０１３の開口部の大きさをλｆ／Ｌとすることで、さらに強度の強い透過光を得ることができる。
【０２２０】
ＳＬＭ１００８が２次元で表示できるものであれば、信号の軸はもう１つあり、上述した方法と同様の方法でスリット１０１３の開口部の大きさを求めることができる。つまり、２次元表示できるＳＬＭ１００８の表示面上において、デカルト座標の座標軸をｘ軸とｙ軸と定めた時に、ｘ軸とｙ軸のそれぞれにおけるＳＬＭ１００８で表示される信号の最低空間周波数をνｘｌｏｗ、νｙｌｏｗとすると、スリット１０１３の開口部は、ｘ軸方向に対して２νｘｌｏｗ λ ｆ、ｙ軸方向に対して２νｙｌｏｗ λ ｆとなるような方形にすればよい。
【０２２１】
特殊な場合として、２次元表示できるＳＬＭ１００８の表示面上において、局座標の座標軸をｒ軸とθ軸と定めた時に、信号θ軸に対して一様である場合には、ｒ軸におけるＳＬＭ１００８で表示される信号信号の最低空間周波数をνｒｌｏｗとすると、スリット１０１３の開口部は、ｒ軸に対して、２．４４ νｒｌｏｗ λｆとなるような円形にすればよい。ミラー１０１５の形状は、第１４実施形態に示すものと同じである。
【０２２２】
次に、本第１７実施形態によるホログラム記録時の動作を、図４９を参照して説明する。レーザ光源１００１から出射したレーザ光は、コリメータ１００２で平行光に整えられ、ＳＬＭ１００８へ入射する。それと同時に、遮光板１０１６により、ＳＬＭ１００８へ入射する光以外は遮光する。光はＳＬＭ１００８を通過するとともに変調され、レンズ１００５に入射する。レンズ１００５を通った光は一旦集光され、記録媒体１００６を通り抜けてレンズ１００７に到達する。レンズ１００７の出射側では、再び、光は平行光となり、レンズ１０１２を通り、レンズ１０１２のフーリエ変換面に到達する。レンズ１０１２のフーリエ変換面では、スリット１０１３によりＳＬＭ１００８で表示される低周波成分のみが通過し、レンズ１０１４に到達する。レンズ１０１４の出射側では、再び、光りは平行光となり、ミラー１０１５で反射し、再び、レンズ１００７を通って記録媒体１００６に至る。記録媒体内１００６では、レンズ１００５から来た光とレンズ１００７から来た光とが干渉し、その強度分布が記録媒体に記録される。
【０２２３】
次に、本第１７実施形態によるホログラム再生時の動作を、図５０を参照して説明する。レーザ光源１００１から出射したレーザ光は、コリメータ１００２で平行光に整えられ、遮光板１０１７で遮光されなかった光がレンズ１００５に入射する。レンズ１００５を通った光は一旦集光され、記録媒体１００６に至る。記録媒体１００６では、記録された強度分布に従って光が散乱する。このとき、レンズ１００５を通って記録媒体１００６を透過する光は、記録時にレンズ１００７を通って記録媒体１００６を透過する光に対して位相共役な関係にあるので、ここでは、記録時にＳＬＭ１００８およびレンズ１００５を通った光が再生され、記録媒体１００６からレンズ１００５の方向へ放射される。再生された光は、レンズ１００５を通って光検出器１００９に至り、受光面上にＳＬＭ１００８で変調された像が結像する。この結像した像の強度分布を信号として光検出器１００９から取り出す。
【０２２４】
このような構造となっているので、再生時の光学系では、再生用の入射光と再生光が、それらの光の波面調整のために、１つのレンズ１００５を共用することが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、再生時の光学系では、レンズ１００７とレンズ１０１２とスリット１０１３とレンズ１０１４とミラー１０１５を外すことが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、記録媒体１００６への記録はｏｆｆ−ａｘｉｓ型とすることが可能となる。その効果として、記録密度の向上が容易となる。
【０２２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録する際に、前記物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を除去して新物体光を生成し、前記新物体光と前記参照光とを記録媒体に照射し、双方の干渉によって生じる光強度分布を前記記録媒体中に記録するようにしたので、記録媒体に情報の記録に寄与しない光が照射されることを防ぐことができ、記録媒体のダイナミックレンジを有効に活用することができるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。
【図２】本第１実施形態によるホログラム記録方法の全体構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本第１実施形態によるホログラム再生方法を説明するための模式図である。
【図４】本発明の第２実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。
【図５】本第２実施形態によるホログラム記録方法で用いるＤＣカット用のマスク１０を上から見た上面拡大図である。
【図６】本第２実施形態によるホログラム再生方法を説明するための模式図である。
【図７】本発明の第３実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。
【図８】本発明の第４実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。
【図９】本発明の第５実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。
【図１０】本第５実施形態によるホログラム再生方法を説明するための模式図である。
【図１１】本発明の第６実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。
【図１２】本第６実施形態によるホログラム再生方法を説明するための模式図である。
【図１３】本発明の第７実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図１４】本第７実施形態の動作原理を説明するための模式図である。
【図１５】本発明の第８実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図１６】本第８実施形態によるホログラム記録動作を説明するための模式図である。
【図１７】本第８実施形態によるホログラム再生動作を説明するための模式図である。
【図１８】本発明の第９実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図１９】本第９実施形態によるホログラム記録時の動作を説明するための模式図である。
【図２０】本第９実施形態によるホログラム再生時の動作を説明するための模式図である。
【図２１】本第９実施形態によるホログラム記録再生装置に用いる記録媒体の厚さ方向を縦軸にとった場合の模式図である。
【図２２】本第９実施形態によるホログラム記録再生装置に用いるミラー（または散乱体）の形状の例を示す概念図である。
【図２３】本第９実施形態によるホログラム記録再生装置に用いる記録媒体の形状とミラー（または散乱体）の形成の例を示す模式図である。
【図２４】本発明の第１０実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図２５】本第１０実施形態によるホログラム記録時の動作を説明するための模式図である。
【図２６】本第１０実施形態によるホログラム再生時の動作を説明するための模式図である。
【図２７】本発明の第１１実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図２８】本第１１実施形態によるホログラム記録時の動作を説明するための模式図である。
【図２９】本第１１実施形態によるホログラム再生時の動作を説明するための模式図である。
【図３０】本第１１実施形態によるホログラム記録再生装置に用いるミラーの形状の例を示す斜視図である。
【図３１】本発明の第１２実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図３２】本第１２実施形態によるホログラム記録時の動作を説明するための模式図である。
【図３３】本第１２実施形態によるホログラム再生時の動作を説明するための模式図である。
【図３４】本第１２実施形態による半円凸レンズの形状の例を示す概念図である。
【図３５】本発明の第１３実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図３６】本第１３実施形態によるホログラム記録時の動作を説明するための模式図である。
【図３７】本第１３実施形態によるホログラム再生時の動作を説明するための模式図である。
【図３８】本発明の第１４実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図３９】本第１４実施形態によるホログラム記録時の動作を説明するための模式図である。
【図４０】本第１４実施形態によるホログラム再生時の動作を説明するための模式図である。
【図４１】本第１４実施形態によるホログラム記録再生装置に用いるミラーの形状の例を示す斜視図である。
【図４２】本発明の第１５実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図４３】本第１５実施形態によるホログラム記録時の動作を説明するための模式図である。
【図４４】本第１５実施形態によるホログラム再生時の動作を説明するための模式図である。
【図４５】本発明の第１６実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図４６】本第１６実施形態によるホログラム記録時の動作を説明するための模式図である。
【図４７】本第１６実施形態によるホログラム再生時の動作を説明するための模式図である。
【図４８】本発明の第１７実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す図である。
【図４９】本第１７実施形態によるホログラム記録時の動作を説明するための模式図である。
【図５０】本第１７実施形態によるホログラム再生時の動作を説明するための模式図である。
【図５１】従来技術によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図５２】従来技術によるホログラム記録再生装置の記録時の動作を説明するための模式図である。
【図５３】従来技術によるホログラム記録再生装置の再生時の動作を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１ 平行光
２ ミラー
３ ビームスプリッタ
４ 参照光
５ 物体光
６ ２次元光変調器
７ レンズ
８ 記録媒体
９ シャッタ
１０ マスク
１１ ガラス板
２０ 反射体
４１ 高空間周波数成分光
５１ ２次元変調された物体光
５２ 新しい物体光
１００ ガラス板
１１０ アライメント用マーカ
２００ 駆動系
１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１，８０１，９０１，１００１ レーザ光源
１０２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２，７０２，８０２，９０２，１００２ コリメータ
１０３，２０３，３０３，８０３，９０３ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
１０４，２０４，３０４，８０４，９０４ λ／４板
１０５，２０５，３０５，４０５，５０５，６０５，７０５，８０５，９０５，１００５ 凸レンズ
１０６，２０６，３０６，４０６，５０６，６０６，７０６，８０６，９０６，１００６ 記録媒体
１０７，４０５，４０７，５０７，６０７，７０７，８０７，９０７，１００７ 凸レンズ
１０８，２０８，３０８，４０８，５０８，６０８，７０８，８０８，９０８，１００８ 空間光変調器（ＳＬＭ）
１０９，２０９，３０９，４０９，５０９，６０９，７０９，８０９，９０９，１００９ 光検出器
２１０，６１０ ミラー（または散乱体）
３１３，５１３，８１３，９１３，１０１３ スリット
３１６ 凹面鏡
４１１，５１１ ミラー
５１２ 半円凸レンズ
５１４ 半円凸レンズ
６１２，９１２ 凸レンズ
７１５，８１５，９１５，１０１５ ミラー
７１７，８１６，９１６，１０１６ 遮光板
８１２，１０１２ 凸レンズ
８１４，９１４，１０１４ 凸レンズ
８１７，９１７，１０１７ 遮光版[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light on a recording medium as interference fringes, irradiates the recording medium with reference light, and diffracts the light by the interference fringes recorded on the recording medium. The present invention relates to a hologram recording method, a hologram recording device, a hologram reproducing device, and a hologram reproducing method for extracting a reproduced light beam.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light is recorded on a recording medium as interference fringes, while the recording medium is irradiated with reference light and diffracted by the interference fringes recorded on the recording medium. There is a hologram recording / reproducing method for extracting reproduction light (for example, see Non-Patent Document 1). Hereinafter, a hologram recording / reproducing method according to the related art will be described. FIG. 51 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to the related art. In the figure, 2001 is a laser light source, 2002 is a collimator that converts laser light into parallel light, 2003 is a polarization beam splitter (hereinafter, PBS) that separates light according to the direction of polarization, 2005 is a convex lens, 2006 is a medium that records a wavefront, 2007 is a convex lens, 2008 is a spatial light modulator (hereinafter, SLM) for modulating light, 2009 is a photodetector that captures a signal finally coming out of the optical system, 2011 is a mirror, and 2018 is a convex lens.
[0003]
Next, FIG. 52 is a schematic diagram for explaining an operation at the time of recording of the hologram recording / reproducing apparatus according to the related art. The laser light emitted from the laser light source 2001 is adjusted to parallel light by the collimator 2002, and the light in the P direction with respect to the PBS 2003 passes through the PBS 2003 and enters the SLM 2008. Light is transmitted and modulated by the SLM 2008. At this time, the light emitted from the SLM 2008 has a polarization plane in the S direction with respect to the PBS 2003 according to the polarization direction of the polarizer provided on the emission side of the SLM 2008. Light emitted from the SLM 2008 enters the lens 2005. The light passing through the lens 2005 is collected and reaches the 2006 medium as object light.
[0004]
On the other hand, the parallel light emitted from the collimator 2002 and having the S direction with respect to the PBS 2003 is reflected by the PBS 2003 in the mirror direction 2011. The reflected light is further reflected by the mirror 2011 and enters the lens 2018. The light passing through the lens 2018 is collected and reaches the medium 2006 as reference light. In the medium 2006, the object light coming from the lens 2005 and the reference light coming from the lens 2018 interfere with each other, and the intensity distribution is recorded on the medium.
[0005]
Next, FIG. 53 is a schematic diagram for explaining an operation at the time of reproduction of the hologram recording / reproducing apparatus according to the conventional technique. Laser light emitted from the laser light source 2001 is adjusted to parallel light by the collimator 2002, and light in the S direction with respect to the PBS 2003 is reflected by the PBS 2003 toward the mirror 2011. The reflected light is further reflected by the mirror 2011 and enters the lens 2018. The light passing through the lens 2018 is collected and reaches the medium 2006 as reference light.
[0006]
In the medium 2006, light is scattered according to the recorded intensity distribution, and part of the light reaches the photodetector 2009 through the lens 2007, and the same image as that modulated by the SLM 2008 at the time of recording is formed on the light receiving surface. Image. The intensity distribution of the formed image is extracted from the photodetector 2009 as a signal.
[0007]
[Non-patent document 1]
Junpei Tsujiuchi, “Physics Selection Book 22 Holography”, Shokabo, 1997, p. 26-27
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when a recording medium is irradiated with light, the total amount (hereinafter, dynamic range) that can react to light is generally limited. Therefore, in hologram recording, in order to record more information on a recording medium, that is, to improve the multiplicity (recording capacity), it is desirable to utilize a limited dynamic range as effectively as possible. Specifically, it is required that the amount of one exposure (one light irradiation scene of object light and reference light) required for recording information on a recording medium be kept as small as possible.
[0009]
When recording a Fourier transform hologram using a two-dimensional spatial light modulator, the intensity distribution of a Fourier transform image of object light that is optically modulated by the two-dimensional spatial light modulator and Fourier transformed by a lens has a high intensity distribution. The DC (direct current) component is often more than two orders of magnitude stronger than the frequency component.
[0010]
For this reason, in the method of exposing the spatial frequency components (spectral components) of the Fourier transform image of the object light to the recording medium and recording it as interference fringes, as in the prior art, the intensity of the irradiation light of the reference light is reduced. It is necessary to increase the intensity according to the light intensity of the DC component of the Fourier transform image. However, in practice, the distribution range of the DC component and the low-frequency component of the Fourier transform image is strongly distributed near the center on the optical axis, and thus the range in which the DC component and the low-frequency component of the object light do not exist, that is, the high-frequency component In a range where only the light is distributed, the recording medium is irradiated with more light than necessary, and as a result, there is a problem that a large dynamic range of the recording medium is consumed.
[0011]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a hologram recording method, a hologram recording apparatus, a hologram reproducing apparatus, and a hologram reproducing method that can more effectively use the dynamic range of a recording medium when performing hologram recording. The purpose is to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a hologram recording method for recording a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light as interference fringes, A new object light is generated by removing a part of the converted image or the Fresnel converted image, and the recording medium is irradiated with the new object light and the reference light, and the light intensity distribution generated by the interference between the two is recorded in the recording medium. It is characterized by recording.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the hologram recording method according to the first aspect, the new object light is generated by removing a part or all of a DC component of an optical Fourier transform image of the object light. It is characterized by.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the hologram recording method according to the first aspect, the new object light is generated by removing a part or all of a high frequency component of an optical Fourier transform image of the object light. It is characterized by the following.
[0015]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 4 is a hologram recording method for recording a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light as interference fringes, A new object beam is generated by removing part or all of the optical Fourier transform image or the Fresnel transform image, and the removed component is irradiated as a new reference beam onto the recording medium together with the new object beam, resulting from interference between the two. A light intensity distribution is recorded in the recording medium.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, in the hologram recording method according to the fourth aspect, the new reference light is a DC component of an optical Fourier transform image of the object light.
[0017]
According to a sixth aspect of the present invention, in the hologram recording method of the fourth aspect, the new reference light is a high frequency component of an optical Fourier transform image of the object light.
[0018]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a hologram recording apparatus for recording a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light as interference fringes, wherein at least one hologram recording apparatus is provided. A light source that emits light, a separating unit that separates parallel light from the light source into reference light and object light, and removes a part of the optical Fourier transform image or Fresnel transform image of the object light to form a new object light It is characterized by comprising a mask means for generating, and a recording medium on which the new object light and the reference light are simultaneously irradiated, and a light intensity distribution generated by interference between the two is recorded as interference fringes.
[0019]
According to another aspect of the present invention, there is provided a hologram recording apparatus for recording, as interference fringes, a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light. A light source, a spatial light modulator that modulates parallel light generated from reference light obtained from the parallel light emitted from the light source to generate object light, an object light generated by the spatial light modulator, A recording medium for recording, as interference fringes, a light intensity distribution generated by interference of reference light obtained from parallel light emitted from the light source on the same optical axis.
[0020]
Further, in order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 9 is a hologram recording apparatus for recording a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light, and a light source that emits parallel light. A spatial light modulator that modulates parallel light emitted from the light source to generate object light, and a part of an optical Fourier transform image or a Fresnel transform image of the object light generated by the spatial light modulator as a reference light. Reference light generating means, and the light intensity distribution generated by the interference of the object light generated by the spatial light modulator and the reference light generated by the reference light generating means on the same optical axis as interference fringes And a recording medium for recording.
[0021]
According to a tenth aspect of the present invention, in the hologram recording apparatus according to the ninth aspect, the reference light generating unit extracts a component having a low spatial frequency from the object light generated by the spatial light modulator as the reference light. It is characterized in that it is generated as a reflector.
[0022]
Further, in the invention according to claim 11, in the hologram recording apparatus according to claim 9, the reference light generation unit includes a slit that transmits a component having a low spatial frequency from the object light generated by the spatial light modulator; And a reflector configured to irradiate the recording medium with light transmitted from the slit as reference light.
[0023]
Further, in order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 12 is a hologram recording apparatus that records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light, and a light source that emits parallel light. A first optical unit that guides reference light obtained from the parallel light emitted from the light source to a different optical path, a reflector that reflects the reference light from the first optical unit into parallel light, and the reflection unit. A spatial light modulator that modulates parallel light from a body to generate object light; a second optical unit that guides the object light from the spatial light modulator onto a different optical path; A recording medium that records a light intensity distribution generated by interference between the reference light and the object light from the second optical unit as interference fringes.
[0024]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 13 is a hologram recording apparatus that records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light, and includes a light source that emits parallel light. A spatial light modulator that modulates parallel light emitted from the light source to generate object light, a first optical unit that guides the object light emitted from the spatial light modulator to a different optical path, Reference light generation means and part of the optical Fourier transform image or Fresnel transform image of the object light from the optical means as reference light, and a reflector that changes the optical path by reflecting the reference light from the reference light generation means, A second optical unit that guides the reference light from the reflector onto a different optical path, and a light intensity generated by interference between the object light from the first optical unit and the reference light from the second optical unit. Record distribution as interference fringes Characterized by comprising a recording medium.
[0025]
Also, in the invention according to claim 14, in the hologram recording apparatus according to claim 13, the reference light generating means includes a slit that transmits a component having a low spatial frequency from the object light generated by the spatial light modulator; And a reflector configured to irradiate the recording medium with light transmitted from the slit as reference light.
[0026]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the hologram recording apparatus according to the thirteenth aspect, the reference light generating unit extracts a component having a low spatial frequency from the object light generated by the spatial light modulator as the reference light. It is characterized in that it is generated as a reflector.
[0027]
Further, in order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 16 is a hologram recording apparatus that records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light, and a light source that emits parallel light. A shielding plate that shields a part of the parallel light emitted from the light source; a reflector that changes an optical path by reflecting a reference light obtained from the parallel light that travels without being shielded by the shielding plate; A spatial light modulator that modulates parallel light obtained from reference light from the body to generate object light, and an optical unit that guides the object light from the spatial light modulator on a different optical path from the reference light, A recording medium for recording, as interference fringes, a light intensity distribution generated by interference between reference light obtained from parallel light that travels without being shielded by the shielding plate and object light from the optical unit. It is characterized by.
[0028]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 17 is a hologram recording apparatus that records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light, and includes a light source that emits parallel light. A shielding plate that shields a part of the parallel light emitted from the light source; a spatial light modulator that modulates the parallel light that travels without being shielded by the shielding plate to generate object light; A reference light generating unit that uses a part of the optical Fourier transform image or the Fresnel transform image of the object light generated by the modulator as reference light, a reflector that changes the optical path by reflecting the reference light, and the spatial light modulator And a recording medium for recording a light intensity distribution generated by interference between the object light generated by the reflector and the reference light from the reflector as interference fringes.
[0029]
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the hologram recording apparatus according to the seventeenth aspect, the shielding means generates a shield of a central portion of the parallel light emitted from the light source.
[0030]
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the hologram recording apparatus according to the seventeenth aspect, the shielding means shields a peripheral portion of the parallel light emitted from the light source.
[0031]
In order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to claim 20, information recorded on the recording medium is irradiated by irradiating a reference light onto the recording medium on which the light intensity distribution is recorded as interference fringes. A hologram reproducing apparatus that reproduces at least one parallel light; an optical unit that irradiates the recording medium with the parallel light from the light source as reference light; and And a light detecting means for detecting a reproduction light which is emitted by being diffracted by the interference fringes recorded on the recording medium when irradiated on the recording medium.
[0032]
Further, in the hologram recording method according to the twentieth aspect, in the hologram recording method according to the twentieth aspect, the reference light may include a part or all of a DC component of an optical Fourier transform image of parallel light emitted from the light source. Features.
[0033]
According to a twentieth aspect of the present invention, in the hologram recording method according to the twentieth aspect, the reference light comprises part or all of a high-frequency component of an optical Fourier transform image of parallel light emitted from the light source. It is characterized by.
[0034]
Further, in order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to claim 23, the information recorded on the recording medium is irradiated by irradiating the recording medium on which the light intensity distribution is recorded as interference fringes with reference light. A hologram reproducing apparatus that reproduces at least one parallel light, and irradiating the recording medium with reference light obtained from the parallel light emitted from the light source, whereby the hologram is recorded on the recording medium. Light detecting means for detecting a reproduction light diffracted and emitted by the interference fringes, and optical means for adjusting the wavefronts of the reference light and the reproduction light on the same optical axis. .
[0035]
Further, in order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to claim 24, information recorded on the recording medium is irradiated by irradiating the recording medium on which the light intensity distribution is recorded as interference fringes with reference light. A hologram reproducing apparatus that reproduces at least one parallel light, and irradiating the recording medium with reference light obtained from the parallel light emitted from the light source, whereby the hologram is recorded on the recording medium. And a light detecting means for detecting reproduction light diffracted and emitted by the interference fringes, and an optical means for adjusting the wavefronts of the reference light and the reproduction light on different optical paths.
[0036]
In order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to claim 25, information recorded on the recording medium is irradiated by irradiating the recording medium on which the light intensity distribution is recorded as interference fringes with reference light. A hologram reproducing method for reproducing a light beam, irradiating the recording medium with at least one parallel light emitted from a light source as reference light, and the reference light is emitted by being diffracted by interference fringes recorded on the recording medium. The reproduced light to be reproduced is detected.
[0037]
According to a twentieth aspect of the present invention, in the hologram reproducing method according to the twenty-fifth aspect, the reference light comprises a part or all of a DC component of an optical Fourier transform image of the parallel light emitted from the light source. Features.
[0038]
According to a twenty-seventh aspect of the present invention, in the hologram reproducing method according to the twenty-fifth aspect, the reference light comprises a part or all of high-frequency components of an optical Fourier transform image of parallel light emitted from the light source. It is characterized by.
[0039]
In order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to claim 28, information recorded on the recording medium is irradiated by irradiating the recording medium on which the light intensity distribution is recorded as interference fringes with reference light. A hologram reproducing method for reproducing the light, wherein the reference light obtained from at least one parallel light emitted from the light source is irradiated on the recording medium, so that the reference light is diffracted by the interference fringes recorded on the recording medium. When detecting the reproduced light, the wavefronts of the reference light and the reproduced light are adjusted on the same optical axis.
[0040]
Further, in order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to claim 29, information recorded on the recording medium is irradiated by irradiating the recording medium on which the light intensity distribution is recorded as interference fringes with reference light. A hologram reproducing method for reproducing the light, wherein the reference light obtained from at least one parallel light emitted from the light source is irradiated on the recording medium, so that the reference light is diffracted by the interference fringes recorded on the recording medium. When detecting the reproduction light to be performed, the wavefronts of the reference light and the recording light are adjusted on different optical paths.
[0041]
According to the present invention, a new object light is generated by removing a part of the optical Fourier transform image or the Fresnel transform image of the object light when recording the light intensity distribution generated by the interference between the object light and the reference light as interference fringes. Then, the recording medium is irradiated with the new object light and the reference light, and the light intensity distribution generated by the interference between the two is recorded in the recording medium. Therefore, it is possible to prevent the recording medium from being irradiated with light that does not contribute to the recording of information, and it is possible to perform hologram recording that effectively utilizes the dynamic range of the recording medium.
[0042]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0043]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the hologram recording method according to the first embodiment of the present invention. In the figure, a two-dimensional spatial light modulator 6 is provided near a front focus of a lens 7 having a focal length f, and a mask 10 and a glass plate 11 for holding and transmitting the mask are provided near a rear focus. Is provided. The recording medium 8 is disposed immediately after the mask 10. In the first embodiment, an example in which the glass plate 11 is used to hold the mask 10 will be described. However, the material is not particularly limited to glass, but may be any material that allows light to pass therethrough. Further, in the first embodiment, the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern of the mask 10 is described as a triangle for the sake of explanation, but the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern is also rectangular or trapezoidal. There is no substitute for that effect.
[0044]
As the two-dimensional spatial light modulator 6, a method using a transmission type or reflection type liquid crystal element or a DMD (digital micromirror device) which is an aggregate of minute reflecting mirrors manufactured by a silicon process such as MEMS. There is.
[0045]
The mask 10 has a structure in which a metal thin film having a high reflectance is distributed on a glass substrate 11 in a specific two-dimensional pattern. As a manufacturing method, a metal with high reflectance, such as chrome, aluminum, silver, gold, and nickel, is uniformly deposited on a glass substrate by using a sputtering device or the like, and then the light is etched by a technique such as etching. A method of forming a two-dimensional pattern that transmits light is inexpensive and simple. Alternatively, by using an optical absorbing material or an optical scattering material such as a carbon thin film instead of a metal thin film having a high reflectivity, it is also possible to effectively optically cut out part of the object light.
[0046]
Next, a hologram recording operation according to the first embodiment will be described with reference to FIG. Since the transmittance or reflectance of each pixel constituting the two-dimensional spatial light modulator 6 or the polarization direction thereof is controlled in accordance with the recorded information, the object light 5 is transmitted to the two-dimensional spatial light modulator 6. When incident, it is converted into object light 51 that is optically two-dimensionally modulated in accordance with the recorded information.
[0047]
The two-dimensionally modulated object light 51 is optically Fourier-transformed by the lens 7, and the two-dimensional Fourier-transformed image is projected on the mask 10 arranged near the rear focus of the lens 7. As described above, the mask 10 has a shape in which a material that reflects light or a material that absorbs light is distributed in a two-dimensional plane in advance. Therefore, of the two-dimensional Fourier transform components of the object light 51, those projected on the region where the mask exists are reflected or absorbed.
[0048]
Therefore, the new object light 52 is composed of only the components transmitted through the mask 10 among the components of the Fourier transform image of the object light 51. That is, by using a specific two-dimensional pattern for the mask 10, it becomes possible to transmit only some specific spatial frequency components among the Fourier transform components of the object light 51. That is, the mask 10 converts the object light 51 into a new object light 52 that does not include a specific spatial frequency component of the original object light. The new object light 52 is applied to the recording medium 8 disposed immediately after the mask.
[0049]
On the other hand, since the recording medium 8 is also irradiated with the reference light 4 at the same time, both interference fringes are formed on the recording medium, and information is recorded as a hologram (interference fringe) in the recording medium. Become.
[0050]
Only the area where the reference beam 4 and the new object beam 52 are simultaneously exposed is effective for recording information as a hologram on the recording medium 8. Therefore, the two-dimensional pattern of the mask 10 is the projection pattern of the new object beam 52. It is desirable that the projection pattern of the reference light 4 and the projection pattern of the reference light 4 be substantially matched.
[0051]
As described above, in the first embodiment, by inserting the mask 10, a part of the object light 51 is cut out, a new object light 52 is generated, and this and the reference light 4 are simultaneously written on the recording medium 8. By irradiating and recording the light intensity distribution generated by the interference between the two on the recording medium 8, it is possible to prevent the recording medium 8 from being irradiated with light that does not contribute to the recording of information. Hologram recording that makes effective use of the hologram.
[0052]
In the present invention, since a part of the object light is cut out, the reference light 4 is not limited at all. Therefore, in the first embodiment of the present invention, it is possible to use a spherical wave or a phase modulation reference wave as the reference light 4. Therefore, the present invention can be applied to each of the multiplex recording systems such as the angle multiplex system, the shift multiplex system, the phase multiplex system, and the wavelength multiplex system.
[0053]
Next, FIG. 2 is a block diagram showing an example of the entire configuration of the hologram recording method according to the first embodiment. In the figure, a parallel light 1 from a light source is split into a reference light 4 and an object light 5 by a beam splitter 3. The object light 5 is converted by a two-dimensional spatial light modulator 6 into two-dimensional modulated light corresponding to two-dimensional information to be recorded. Then, a Fourier transform image of the two-dimensional modulated light of the object light 51 described above is formed at the position of the back focal plane by the lens 7.
[0054]
Next, FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the hologram reproducing method according to the first embodiment. The hologram reproduction is performed by making only the reference beam 4 incident. A lens 7 and a two-dimensional photodetector are arranged behind the recording medium 8. When the reference light 4 is applied to the recording medium 8, the reference light 4 is converted to a Fourier transform hologram recorded on the recording medium 8. And projected as a two-dimensional modulated light on a two-dimensional photodetector via a lens 7. The recorded information is reproduced by converting the two-dimensional modulated light.
[0055]
[Second embodiment]
Next, FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a hologram recording method according to a second embodiment of the present invention. In the figure, a two-dimensional spatial light modulator 6 is provided near a front focus of a lens 7 having a focal length f, and a mask 10 and a glass plate 11 for holding and transmitting the mask are provided near a rear focus. Is provided. The recording medium 8 is disposed immediately after the mask 10. In the second embodiment, an example in which a glass plate 11 is used to hold the mask 10 will be described. However, the material is not particularly limited to glass, but may be any material that allows light to pass therethrough. In the second embodiment, for the sake of explanation, the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern of the mask 10 is indicated by a rectangle, but the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern may be a triangle or a trapezoid. Even so, there is no substitute for its effect.
[0056]
The mask 10 has a structure in which a metal thin film having high reflectivity is distributed on a glass substrate 11 in a specific two-dimensional pattern. As a manufacturing method, a metal with high reflectance, such as chrome, aluminum, silver, gold, and nickel, is uniformly deposited on a glass substrate by using a sputtering device or the like, and then the light is etched by a technique such as etching. A method of forming a two-dimensional pattern that transmits light is inexpensive and simple. Alternatively, a part of the object light can be effectively optically cut out by using an optical absorption material or an optical scattering material such as a carbon thin film instead of a metal thin film having a high reflectance.
[0057]
Next, a hologram recording operation according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The object light 51 optically two-dimensionally modulated by the two-dimensional light spatial modulator 6 in accordance with the recorded information is Fourier-transformed by the lens 7, and the Fourier-transformed image is projected to a position near the rear focus of the lens 7. You. Now, assuming that the main component is the DC component among the lowest spatial frequency components that can be represented by the two-dimensional spatial light modulator 6, the two-dimensional spatial light modulator 6 is located near the back focal point near the center of the optical axis of the lens 7. The DC component of the Fourier transform image is projected.
[0058]
The mask 10 is located at a position where a two-dimensional distribution pattern of DC components included in the Fourier transform image of the object light 51 by the lens 7 is projected, and a light-shielding material (reflective material, absorbing material, Material) has the same two-dimensional distribution as the DC component.
[0059]
For example, the two-dimensional spatial light modulator 6 is composed of N × N square pixels, and when the length of one side of each pixel is d, two-dimensional light generated by the two-dimensional spatial light modulator 6 Two-dimensional distribution range H of DC component of Fourier transform image of modulated signal DC Is H DC = Λf / dN. Here, λ is the wavelength of light used for hologram recording, and f is the focal length of the lens 7. When λ = 532 nm, f = 1 cm, d = 5 μm, and N = 1000 in the above equation, the size of the two-dimensional distribution range of the DC component of the Fourier transform image generated by the two-dimensional spatial light modulator 6 is about It is estimated to be 1 μm.
[0060]
Therefore, an optical light-shielding material (reflection, absorption, or When the scattering material) is distributed in a two-dimensional plane as the mask 10, only the main DC component can be optically separated (shielded) from the Fourier transform image of the object light 51. For this reason, the object light 51 is converted into a new object light 52 that does not include a main DC component of the original object light by transmitting through the mask 10. It is necessary to match the position of the mask 10 with the projection position of the DC component of the object light 51. This can be achieved by adjusting the installation position of the glass plate 11 holding the mask 10, or by adjusting the position of the object light 5 by a lens. 7 can be controlled by adjusting the direction or angle of incidence.
[0061]
The size of the mask 10 may be up to several times the wavelength in consideration of the accuracy of manufacturing such a small-sized mask and the influence of diffracted light from the periphery of the light-shielded region. Is desirable. The positioning accuracy of the mask 10 is required to be of the order of submicron (0.1 μm).
[0062]
Furthermore, if a ternary modulation code system such as a bipolar system or a dicode system is used for a signal input to the two-dimensional spatial light modulator 6, the main DC component and the low spatial frequency component included in the object light 51 are used. Can be reduced, and as a result, the light intensity of the main DC component and the low spatial frequency component projected on the back focal plane can be reduced. It is effective in reducing processing accuracy and positioning accuracy.
[0063]
FIG. 5 is an enlarged top view of the mask 10 according to the second embodiment as viewed from above. Here, an alignment marker 110 that can be visually checked is provided outside the mask 10 so that the mask 10 can be easily aligned with the center of the optical axis of the object light. As the alignment marker 110, a cross-shaped, square-shaped, or circular-shaped pattern that can be visually confirmed with a microscope or the like is used outside the range in which the high-frequency components of the Fourier transform image are distributed around the mask 10. Is practically effective. This makes it possible to simultaneously cut the main DC component and perform accurate position control with respect to the optical axis.
[0064]
Next, FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the hologram reproducing method according to the second embodiment. The hologram reproduction is performed by making only the reference beam 4 incident. A lens 7 and a two-dimensional photodetector are arranged behind the recording medium 8. When the reference light 4 is applied to the recording medium 8, the reference light 4 is converted to a Fourier transform hologram recorded on the recording medium 8. And is projected as two-dimensional modulated light onto a two-dimensional photodetector via a lens 7. The recorded information is reproduced by converting the two-dimensional modulated light.
[0065]
As described above, in the second embodiment, the material that reflects, absorbs, or scatters light in the distribution range of the main component (DC component) of the lowest spatial frequency component that can be expressed by the two-dimensional spatial light modulator 6. By arranging the mask 10 in which is distributed, a new object beam 52 in which the light intensity of the object beam 5 applied to the recording medium 8 is reduced and suppressed can be created. By irradiating the recording medium 8 with the new object beam 52 and the reference beam 4 at the same time and recording the light intensity distribution generated by the interference between the two, the dynamic range of the recording medium 8 is used more efficiently. Hologram recording becomes possible.
[0066]
[Third embodiment]
Next, FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a hologram recording method according to a third embodiment of the present invention. In the figure, a two-dimensional spatial light modulator 6 is provided near a front focus of a lens 7 having a focal length f, and a mask 10 and a glass plate 11 for holding and transmitting the mask are provided near a rear focus. Is provided. The recording medium 8 is disposed immediately after the mask 10. In the third embodiment, an example in which a glass plate 11 is used to hold the mask 10 will be described. However, the material is not particularly limited to glass, and may be any material that can transmit light. In the third embodiment, for the sake of explanation, the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern of the mask 10 is described as a rectangle, but the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern may be triangular or trapezoidal. There is no substitute for the effect.
[0067]
The object light 51 optically modulated by the two-dimensional light spatial modulator 6 according to the recorded information is Fourier-transformed by the lens 7, and the Fourier-transformed image is projected near the rear focus of the lens 7. This Fourier transform image reflects the high spatial frequency components that can be represented by the two-dimensional spatial light modulator 6 and the structure of the two-dimensional spatial light modulator 6 (the shape and arrangement of the pixels and the elements surrounding the pixels). High spatial frequency component 60 is included.
[0068]
The mask 10 has a structure in which a light-shielding material is two-dimensionally distributed at a position where a specific high spatial frequency component included in the Fourier transform image of the object light 51 by the lens 7 is projected.
[0069]
For example, when the two-dimensional distribution pattern of the light shielding material of the mask 10 matches the two-dimensional distribution pattern on which the high spatial frequency component reflecting the structure of the two-dimensional spatial light modulator 6 is projected, the two-dimensional light space The high spatial frequency component reflecting the structure of the modulator 6 is blocked by the mask 10 and cannot reach the recording medium 8. As a result, the high spatial frequency component 60 derived from the structure of the two-dimensional spatial light modulator 6 irrelevant to the recorded information is removed from the new object light 52 applied to the recording medium 8.
[0070]
By recording the light intensity distribution generated by the interference between the new object light 52 and the reference light 4 on the recording medium 8, light that is not directly related to recorded information can be removed from the object light 51. That is, it is possible to reduce the amount of light irradiated in one exposure, and as a result, it becomes possible to perform hologram recording using the dynamic range of the recording medium more efficiently.
[0071]
[Fourth embodiment]
Next, FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a hologram recording method according to a fourth embodiment of the present invention. In the drawing, a two-dimensional spatial light modulator 6 is provided near a front focus of a lens 7 having a focal length f, and a reflection mask 100 and a glass plate holding the same and transmitting light are provided near a rear focus. 11 are provided. The reflector 20 is provided in a place where the two-dimensionally modulated object light 51 is not blocked. The recording medium 8 is disposed immediately after the reflection mask 100. In the fourth embodiment, an example in which a glass plate 11 is used to hold the mask 10 will be described. However, the material is not particularly limited to glass, and may be any material that allows light to pass therethrough. In the fourth embodiment, the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern of the reflection mask 100 and the reflector 20 is described as a triangle for the sake of explanation, but the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern may be rectangular or trapezoidal. There is no substitute for the effect even if the shape is.
[0072]
As the two-dimensional spatial light modulator 6, a method using a transmission type or reflection type liquid crystal element or a DMD (digital micromirror device) which is an aggregate of minute reflecting mirrors manufactured by a silicon process such as MEMS. There is.
[0073]
The reflection mask 100 has a structure in which a metal thin film having a high reflectance is distributed in a specific two-dimensional pattern on the glass substrate 11. As a manufacturing method, a metal with high reflectance, such as chrome, aluminum, silver, gold, and nickel, is uniformly deposited on a glass substrate by using a sputtering device or the like, and then the light is etched by a technique such as etching. A method of forming a two-dimensional pattern that transmits light is inexpensive and simple. The same material and manufacturing method as those of the reflection mask 100 may be used for the reflector 20.
[0074]
Next, a hologram recording operation according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. Since the transmittance or the reflectance of each pixel constituting the two-dimensional spatial light modulator 6 or the polarization direction thereof is controlled in accordance with the recorded information, the object light 5 is transmitted to the two-dimensional spatial light modulator 6. When incident, it is converted into object light 51 that is optically two-dimensionally modulated in accordance with the recorded information.
[0075]
The two-dimensionally modulated object light 51 is optically Fourier-transformed by the lens 7, and the two-dimensional Fourier-transformed image is projected on the reflection mask 100 arranged near the rear focal plane of the lens 7. However, as described above, since the reflection mask 100 has a shape in which a material that reflects light is distributed in a two-dimensional plane in advance, of the two-dimensional Fourier transform components of the object light 51, The light projected on the area where the light is reflected is reflected. Therefore, the new object light 52 is composed of only the components transmitted through the reflection mask 100 among the components of the Fourier transform image of the object light 51.
[0076]
Thus, by using the specific two-dimensional pattern for the reflection mask 100, it becomes possible to transmit only a part of the specific spatial frequency component among the Fourier transform components of the object light 51. That is, the object light 51 is converted by the reflection mask 100 into a new object light 52 that does not include a specific spatial frequency component of the original object light. The object light 52 irradiates the recording medium 8 disposed immediately after the reflection mask 100.
[0077]
On the other hand, part or all of the light reflected by the reflection mask 100 is reflected again by the reflector 20 and is irradiated onto the recording medium 8 from another angle. That is, some or all of the components removed from the original object light 51 play a role as reference light. On the recording medium 8, the new object light 52 and the light 41 partially removed from the original object light 51 are simultaneously irradiated to form interference fringes of both, and information is recorded as a hologram (interference fringe). You.
[0078]
As described above, in the fourth embodiment, a part or all of the object light reflected by the reflection mask 100 is reflected again by the reflector 20, and is irradiated as a reference light 41 onto the recording medium 8 from another angle. Therefore, a bulk beam splitter or the like for separating the reference light and the object light is not required. Further, since the reference light 41 is separated from the object light 51 immediately before the recording medium 8, the reference light optical system can be simplified. Furthermore, since a part of the object light 51 is used as the reference light 41, it is effective for reducing the size and energy saving of the recording apparatus.
[0079]
In the present invention, a part of the object light is cut out, reflected again on the reflector 20, and irradiated as a reference light 41 onto the recording medium 8 from another angle. Applicable.
[0080]
[Fifth Embodiment]
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the hologram recording method according to the fifth embodiment of the present invention. In the drawing, a two-dimensional spatial light modulator 6 is provided near a front focus of a lens 7 having a focal length f, and a reflection mask 100 and a glass plate holding the same and transmitting light are provided near a rear focus. 11 are provided. The reflector 20 is provided in a place where the two-dimensionally modulated object light 51 is not blocked. The recording medium 8 is disposed immediately after the reflection mask 100 disposed at a position near the rear focus of the lens 7. In the fifth embodiment, the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern of the mask 10 is described as a triangle for the sake of explanation. However, the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern may be rectangular or trapezoidal. But there is no substitute for that effect.
[0081]
The reflection mask 100 has a structure in which a metal thin film or the like having a high reflectance is distributed as a reflection material so as to have the same two-dimensional distribution pattern as the two-dimensional distribution pattern of the DC component. As a manufacturing method, a high-reflectance metal such as chrome, aluminum, silver, gold, and nickel is uniformly deposited on a glass substrate by using a Spack device or the like, and then this is etched by a technique such as etching. A method of forming a two-dimensional pattern that reflects light is inexpensive and simple. The same material and manufacturing method as those of the reflection mask 100 may be used for the reflector 20.
[0082]
Next, a hologram recording operation according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. The object light 51 optically modulated by the two-dimensional light spatial modulator 6 according to the recorded information is Fourier-transformed by the lens 7, and the Fourier-transformed image is projected to a position near the rear focal point of the lens 7. Now, assuming that the main component is the DC component among the lowest spatial frequency components that can be represented by the two-dimensional spatial light modulator 6, the two-dimensional spatial light modulator 6 is located near the back focal point near the center of the optical axis of the lens 7. The DC component of the Fourier transform image is projected.
[0083]
Since the transmittance or reflectance of each pixel constituting the two-dimensional spatial light modulator 6 or the polarization direction thereof is controlled in accordance with the recorded information, the object light 5 is transmitted to the two-dimensional spatial light modulator 6. When incident, it is converted into object light 51 that is optically two-dimensionally modulated in accordance with the recorded information. The two-dimensionally modulated object light 51 is optically Fourier-transformed by the lens 7, and the two-dimensional Fourier-transformed image is projected on the reflection mask 100 arranged near the rear focal plane of the lens 7.
[0084]
At this time, as described above, the reflection mask 100 distributes the material that reflects light in advance so that the two-dimensional distribution pattern is the same as the two-dimensional distribution pattern of the DC component of the Fourier transform image of the two-dimensional spatial light modulator 6. Because of the shape of the light, the light projected to the area where the reflective material exists in the two-dimensional Fourier transform component of the object light 51 is reflected. For this reason, the new object light 52 is composed of only the components transmitted through the reflection mask 100 among the components of the Fourier transform image of the object light 51. In other words, by using the two-dimensional distribution pattern of the DC component of the object light 51 for the reflection mask 100, it is possible to transmit a component other than the DC component in the Fourier transform component of the object light 51. That is, the object light 51 is converted by the reflection mask 100 into a new object light 52 that does not include the DC component of the original object light. The new object light 52 is applied to the recording medium 8 disposed immediately after the reflection mask 100.
[0085]
On the other hand, part or all of the light reflected by the reflection mask 100 is reflected again by the reflector 20 and is irradiated onto the recording medium 8 from another angle. That is, some or all of the components removed from the original object light 51 function as the reference light 41. A new object beam 52 and a reference beam 41 partially removed from the original object beam 51 are simultaneously irradiated on the recording medium 8 to form an interference fringe of both, and the information is recorded as a hologram (interference fringe). Is done.
[0086]
Next, FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the hologram reproducing method according to the fifth embodiment. When the object light 5 enters the two-dimensional spatial light modulator 6, it is converted into an object light 51 optically two-dimensionally modulated in accordance with recorded information. In the method of converting the DC component into the reference light, the DC component may or may not be transmitted through the two-dimensional spatial light modulator 6. The two-dimensionally modulated object light 51 is optically Fourier-transformed by the lens 7 and its DC light component is projected on a reflection mask 100 arranged near the rear focal plane of the lens 7. Then, the DC light component is applied as reference light to the recording medium 8 disposed immediately after the reflection mask 100. The reference light is diffracted by the Fourier transform hologram recorded on the recording medium 8 and is projected as a two-dimensional modulated light on the two-dimensional photodetector via the lens 7. The recorded information is reproduced by converting the two-dimensional modulated light.
[0087]
As described above, in the fifth embodiment, part or all of the DC component of the object light reflected by the reflection mask 100 is reflected again by the reflector 20, and the reference light is reflected onto the recording medium 8 from another angle. Since the light is irradiated as 41, a bulk beam splitter or the like for separating the reference light and the object light is not required. Further, since the reference light 41 is separated from the object light 51 immediately before the recording medium 8, the reference light optical system can be simplified. Furthermore, since a part of the object light 51 is used as the reference light 41, it is effective for reducing the size and energy saving of the recording apparatus.
[0088]
[Sixth embodiment]
Next, FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a hologram recording method according to a sixth embodiment of the present invention. In the drawing, a two-dimensional spatial light modulator 6 is provided near a front focus of a lens 7 having a focal length f, and a reflection mask 100 and a glass plate holding the same and transmitting light are provided near a rear focus. 11 are provided. The reflector 20 is provided in a place where the two-dimensionally modulated object light 51 is not blocked. The recording medium 8 is disposed immediately after the reflection mask 100 disposed at a position near the rear focus of the lens 7. In the sixth embodiment, the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern of the mask 10 is described as a triangle for the sake of explanation, but the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern is also rectangular or trapezoidal. But there is no substitute for that effect.
[0089]
The object light 51 optically modulated by the two-dimensional light spatial modulator 6 according to the recorded information is Fourier-transformed by the lens 7, and the Fourier-transformed image is projected near the rear focus of the lens 7. This Fourier transform image reflects the high spatial frequency components that can be represented by the two-dimensional spatial light modulator 6 and the structure of the two-dimensional spatial light modulator 6 (the shape and arrangement of the pixels and the elements surrounding the pixels). High spatial frequency components.
[0090]
The reflection mask 100 is located at a position where a specific high spatial frequency component included in the Fourier transform image of the object light 51 by the lens 7 is projected, and the reflective material forming the mask is the same as the specific high spatial frequency component. It has a structure with the same two-dimensional distribution.
[0091]
Next, a hologram recording operation according to the sixth embodiment will be described with reference to FIG. Since the transmittance or reflectance of each pixel constituting the two-dimensional spatial light modulator 6 or the polarization direction thereof is controlled in accordance with the recorded information, the object light 5 is transmitted to the two-dimensional spatial light modulator 6. When incident, it is converted into object light 51 that is optically two-dimensionally modulated in accordance with the recorded information. The two-dimensionally modulated object light 51 is optically Fourier-transformed by the lens 7, and the two-dimensional Fourier-transformed image is projected on the reflection mask 100 arranged near the rear focus image of the lens 7.
[0092]
Therefore, when the two-dimensional distribution pattern of the reflection material of the reflection mask 100 and the two-dimensional distribution pattern on which the high spatial frequency component reflecting the structure of the two-dimensional spatial light modulator 6 is projected coincide with each other, The high spatial frequency component reflecting the structure of the spatial light modulator 6 is blocked by the reflection mask 100 and cannot reach the recording medium 8. As a result, the high spatial frequency component derived from the structure of the two-dimensional spatial light modulator 6 irrelevant to the recorded information is removed from the new object light 52 irradiated on the recording medium 8.
[0093]
On the other hand, part or all of the light reflected by the reflection mask 100 strikes the reflector 20, is reflected again, and is irradiated onto the recording medium 8 from another angle. That is, some or all of the components removed from the original object light 51 function as the reference light 41. A new object beam 52 and a reference beam 41 partially removed from the original object beam 51 are simultaneously irradiated on the recording medium 8 to form an interference fringe of both, and the information is recorded as a hologram (interference fringe). Is done.
[0094]
Next, FIG. 12 is a schematic diagram for explaining the hologram reproducing method according to the sixth embodiment. When the object light 5 enters the two-dimensional spatial light modulator 6, it is optically two-dimensionally modulated in accordance with the recorded information and converted into reference light. This reference light is optically Fourier-transformed by the lens 7 and is projected on the reflection mask 100 arranged near the back focal plane of the lens 7. Then, the high frequency component is radiated as reference light to the recording medium 8 disposed immediately after the reflection mask 100. The reference light is diffracted by the Fourier transform hologram recorded on the recording medium 8 and is projected as a two-dimensional modulated light on the two-dimensional photodetector via the lens 7. The recorded information is reproduced by converting the two-dimensional modulated light.
[0095]
As described above, in the sixth embodiment, part or all of the specific high spatial frequency component of the object light reflected by the reflection mask 100 is reflected again by the reflector 20, and is reflected on the recording medium 8 from another angle. Is irradiated as the reference light 41, so that a bulk beam splitter or the like for separating the reference light and the object light is not required. Further, since the reference light 41 is separated from the object light 51 immediately before the recording medium 8, the reference light optical system can be simplified. Furthermore, since a part of the object light 51 is used as the reference light 41, it is effective for reducing the size and energy saving of the recording apparatus.
[0096]
[Seventh embodiment]
FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the seventh embodiment of the present invention. Hereinafter, the configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the seventh embodiment will be described by taking, as an example, a case where the hologram recording method of the first embodiment described above is applied. A two-dimensional spatial light modulator 6 is arranged near the front focal point of the lens 7 having the focal length f, and a reflection mask 100 is arranged near the rear focal point. The recording medium 8 is immediately after the reflection mask 100. Further, a reflector 20 is provided so as to reflect the light reflected by the reflection mask 100 again and cross the object light on the recording medium 8. Further, a shutter 9 is arranged in front of the recording medium 8 in order to control an exposure time for irradiating the recording medium 8 with object light.
[0097]
In order to increase the recording capacity and use a recording medium having a large recording area, it is effective to move either the optical system or the recording medium in a two-dimensional plane. The seventh embodiment will be described based on a method of moving the recording medium 8. The recording medium 8 can be moved using the drive system 200 in a two-dimensional direction with respect to the optical axis. This may be a stage moving in an orthogonal xy coordinate system, or a stage moving in an rθ coordinate system in which the rotation angle of the recording medium 8 is θ and the distance from the rotation center of the recording medium 8 is a radius r. .
[0098]
Since the principle of the hologram recording operation is as described above, the description is omitted.
[0099]
FIG. 14 is a schematic diagram for explaining the operation principle of the seventh embodiment. In the hologram reproducing operation, as shown in FIG. 14, the object light 5 is blocked and only the reference light 4 is made incident. A lens 7 and a two-dimensional photodetector are arranged behind the recording medium 8. When the reference light 4 is applied to the recording medium 8, the reference light 4 is converted to a Fourier transform hologram recorded on the recording medium 8. And projected as a two-dimensional modulated light on a two-dimensional photodetector via a lens 7. The recorded information is reproduced by converting the two-dimensional modulated light.
[0100]
[Eighth Embodiment]
FIG. 15 is a schematic diagram showing the configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. In the drawing, 101 is a laser light source, 102 is a collimator that converts laser light into parallel light, 103 is a polarization beam splitter (hereinafter, PBS) that separates light according to the direction of polarization, and 104 is the time phase of polarized light in a certain direction of 2π /. A λ / 4 plate that delays by 4 radians, 105 is a convex lens, 106 is a recording medium for recording a wavefront, 107 is a convex lens, 108 is a spatial light modulator (hereinafter, SLM) that modulates light, and 109 is finally from the optical system. It is a photodetector that catches the output signal.
[0101]
The positions of the PBS 103, the lens 105, the recording medium 106, the lens 107, the SLM 108, and the photodetector 109 are such that light is condensed near the recording medium 106 and the intensity distribution of the light reflected from the SLM 108 is Is adjusted so as to be a position where an image is formed on the light receiving surface.
[0102]
In order to perform this adjustment, for example, when the respective focal lengths of the lens 105 and the lens 107 are f1 and f2, the distance between the lens 105 and the lens 107 is f1 + f2. The used optical system is an afocal system. At this time, assuming that the photodetector 109 is separated from the lens 105 by z1 in the optical path length from the focal position of the lens 105, the position of the SLM 108 is set to z1 / (-f1) in the optical path length from the focal position of the lens 107. / F2) By approaching the lens 107 by ＾ 2, the intensity distribution of the reflected light from the SLM 108 as described above can be formed as an image on the light receiving surface of the photodetector 109.
[0103]
The parallel light incident on the PBS 103 from the collimator 102 is linearly polarized light, and the laser light source 101 and the PBS 103 are adjusted such that the plane of polarization is in the P direction with respect to the PBS 103.
[0104]
Since the linearly polarized light that has passed through the PBS 103 is converted into circularly polarized light by the λ / 4 plate 104, the light polarized in the high-speed axis direction and the low-speed axis direction of the λ / 4 plate 104 has the same intensity. The λ / 4 plate 104 is adjusted so that light is emitted from. As this adjustment method, for example, there is a method in which linearly polarized light having a polarization plane at an angle of 45 ° with respect to the fast axis direction of the λ / 4 plate 104 is incident on the λ / 4 plate 104. .
[0105]
Next, a hologram recording operation according to the eighth embodiment will be described with reference to FIG. Laser light emitted from the laser light source 101 is adjusted to parallel light by the collimator 102, passes through the PBS 103, and enters the lens 105. The light passing through the lens 105 is once collected, passes through the recording medium 106, and reaches the lens 107. On the exit side of the lens 107, the light becomes parallel light again and enters the SLM. The light is reflected and modulated by the SLM 108, and reaches the recording medium 106 again through the lens 107. In the recording medium 106, light coming from the lens 105 and light coming from the lens 107 interfere with each other, and the intensity distribution is recorded on the recording medium 106.
[0106]
Next, a hologram reproducing operation according to the eighth embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 101 is adjusted to parallel light by the collimator 102, passes through the PBS 103, and enters the λ / 4 plate 104. Light that has passed through the λ / 4 plate 104 is converted from linearly polarized light into circularly polarized light, condensed through a lens 105, and reaches a recording medium 106. In the recording medium 106, light is scattered according to the recorded intensity distribution, and a part of the light is incident on the λ / 4 plate 104 through the lens 105. Light that has passed through the λ / 4 plate 104 is converted from circularly polarized light to linearly polarized light. At this time, the polarization plane of the light emitted from the λ / 4 plate 104 is perpendicular to the polarization plane of the light incident from the collimator 102, and has the S direction with respect to the PBS 103. The light emitted from the λ / 4 plate 104 enters the PBS 103, is reflected inside the PBS 103, reaches the photodetector 109, and forms an image modulated by the SLM 108 on the light receiving surface. The intensity distribution of the formed image is extracted from the photodetector 109 as a signal.
[0107]
With such a structure, in the optical system at the time of reproduction, the incident light for reproduction and the reproduction light can share one lens 105 for adjusting their wavefronts. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Also, with such a structure, the lens 107 and the SLM 108 can be removed from the optical system during reproduction. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, the reference light that enters the recording medium 106 through the lens 105 and the object light that enters the recording medium 106 through the lens 107 after being reflected by the SLM 108 have the same optical axis. The above makes it possible to simplify the optical design and the assembly of the device. As an effect, the manufacturing cost can be reduced. Further, since the SLM 108 is disposed below the recording medium 106, if DC cut or high f-cut recording is applied, as in the first to seventh embodiments, the SLM 108 is converted into one beam and has a high recording density. Is possible.
[0108]
[Ninth embodiment]
Next, FIG. 18 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a ninth embodiment of the present invention. In the figure, 201 is a laser light source, 202 is a collimator that converts laser light into parallel light, 203 is a polarization beam splitter (hereinafter, PBS) that separates light according to the direction of polarization, and 204 is the time phase of polarized light in a certain direction of 2π /. A λ / 4 plate that delays by 4 radians, 205 is a convex lens, 206 is a medium for recording a wavefront, 208 is a spatial light modulator (hereinafter, SLM) that modulates light, and 209 is a signal finally coming out of the optical system. The photodetector 210 is a mirror (or scatterer) that reflects or scatters only a low spatial frequency band of light.
[0109]
The positions of the PBS 203, the lens 205, the recording medium 206, the SLM 208, the photodetector 209, and the mirror (or scatterer) 210 are such that the light is focused near the recording medium 206 and the mirror (or scatterer) 210 is The SLM 208 is positioned on the Fourier transform surface, and further adjusted so that the intensity distribution of the SLM 208 recorded on the recording medium 206 is positioned such that an image is formed on the light receiving surface of the photodetector 209.
[0110]
In order to perform this adjustment, for example, when the focal length of the lens 205 is f, the lens 205 and the mirror (or scatterer) 210 are separated by f as the optical path length. At this time, assuming that the photodetector 209 is separated from the lens 205 by z1 in the optical path length from the focal position of the lens 205, the position of the SLM 208 is set to z1 / (− f1 / f2) By approaching the lens 205 by ＾ 2, the intensity distribution of the transmitted light from the SLM 208 can form an image on the light receiving surface of the photodetector 209 as described above.
[0111]
The parallel light incident on the PBS 203 from the collimator 202 is linearly polarized light, and the laser light source 201 and the PBS 203 are adjusted so that the polarization plane is in the P direction with respect to the PBS 203.
[0112]
Since the linearly polarized light that has passed through the PBS 203 is converted into circularly polarized light by the λ / 4 plate 204, the light polarized in the high-speed axis direction and the low-speed axis direction of the λ / 4 plate 204 has the same intensity as the λ / 4 plate. The λ / 4 plate 204 is adjusted so that the light is emitted from the 204. As this adjustment method, for example, there is a method in which linearly polarized light having a polarization plane at an angle of 45 ° with respect to the fast axis direction of the λ / 4 plate 204 is incident on the λ / 4 plate 204. .
[0113]
The size of the mirror (or scatterer) 210 reflects or scatters only at least frequencies lower than the lowest spatial frequency of the signal displayed by the SLM 208. For example, assuming that the lowest spatial frequency of one axis of a signal displayed by the SLM 208 is νlow, the size of the mirror (or scatterer) 210 is smaller than 2νlowλf. Here, λ is the wavelength of light emitted from the laser light source 201, and f is the focal length of the lens 205.
[0114]
When the size of the mirror (or scatterer) 210 is set as follows, the amount of recordable signals can be maximized. In other words, among the signals displayed on the SLM 208, the lowest spatial frequency, that is, the signal concentrated on the frequency 0 is a signal in which the entire surface of the SLM 208 has a uniform intensity. When the size of the SLM 208 is L, its main component falls within 0.6λf / L, so the size of the mirror (or scatterer) 210 is 0.6λf / L. In this case, it is possible to use a sine wave and a cosine wave having a period of L or more as a signal.
[0115]
If the size of the SLM 208 with respect to one axis of the SLM 208 is L and a sine wave and a cosine wave having a period L are not used as a signal, the size of the mirror (or scatterer) 210 is set to λ / L. In addition, reflected light or scattered light having higher intensity can be obtained.
[0116]
If the SLM 208 can display two-dimensionally, there is another signal axis, and the size of the mirror (or scatterer) 210 can be obtained in the same manner as described above. That is, when the coordinate axes of the Cartesian coordinates are defined as the x-axis and the y-axis on the display surface of the SLM 208 capable of two-dimensional display, the minimum spatial frequency of the signal displayed on the SLM 208 on each of the x-axis and the y-axis is νxlow, νylow. In this case, the size of the mirror (or scatterer) 210 may be a rectangle having a size of 2vxlowλf in the x-axis direction and 2vlowλf in the y-axis direction.
[0117]
As a special case, when the coordinate axes of the station coordinates are determined to be the r-axis and the θ-axis on the display surface of the SLM 208 that can be displayed two-dimensionally and are uniform with respect to the signal θ-axis, the SLM 208 on the r-axis Assuming that the lowest spatial frequency of the signal to be displayed is ν rlow, the size of the mirror (or scatterer) 210 may be a circle that is 2.44 ν rlow λ f with respect to the r-axis.
[0118]
The mirror (or scatterer) 210 may be integrated with the recording medium 206. FIGS. 21A to 21C show this example. FIGS. 21A to 21C are schematic diagrams when the thickness direction of the recording medium 206 is taken on the vertical axis, and light passing through the lens 205 propagates from above. The recording medium 206 is formed on a base. FIG. 21A shows an example in which a mirror (or a scatterer) 210 is embedded in the base. FIG. FIG. 21C shows an example in which the data is embedded in the middle, and FIG.
[0119]
FIGS. 22A and 22B are conceptual diagrams illustrating examples of the shape of the mirror (or scatterer) 210. FIG. FIGS. 22A and 22B are views of the recording medium 206 as viewed from above, and the light passing through the lens 205 propagates from the top to the bottom of the paper. FIG. 22A shows an example in which the mirror (or scatterer) 210 has a circular shape. When recording or reproduction is performed while moving the recording medium 206 in one direction, the mirror (or scatterer) is arranged on the axis in the moving direction. A mirror (or scatterer) 210 is arranged.
[0120]
When recording and reproducing with the recording medium 206 shown in FIG. 22A, recording and reproducing are performed at the brightest position while measuring the intensity of light returned from the mirror (or scatterer) 210. Recording and reproduction are performed at the position of the mirror (or scatterer) 210.
[0121]
As a method for aligning the recording medium 206 in the traveling direction and the transverse direction, for example, at least two optical detectors are arranged in an array in the moving direction and the transverse direction of the recording medium 206, and the center of the array is arranged. By moving the array so that the received light intensity becomes symmetrical, the center of the array and the position of the mirror (or scatterer) 210 are matched.
[0122]
As for the alignment of the recording medium 206 in the traveling direction, for example, by measuring the light intensity of the light detector at the center of the above-described light detector array while moving the recording medium 206, the light intensity becomes the strongest. By moving the recording medium 206 as described above, the position of the center of the array and the position of the mirror (or scatterer) 210 are matched.
[0123]
In the above description of the two types of positioning, the case where the moving targets are the optical detector array and the recording medium 206 are described, respectively, but these may be the recording medium 206 and the optical detector, respectively.
[0124]
FIG. 22B is an example in which the mirror (or scatterer) 210 is linear, and a linear mirror (or scatterer) 210 is formed in parallel with the axis in the traveling direction. In the case of recording and reproducing with the recording medium 206 of FIG. 22B, the recording and reproducing are performed at the brightest position while measuring the intensity of the light returned from the mirror (or the scatterer) 210, so that the mirror is reproduced. Recording or reproduction is performed at the position of (or scatterer) 210. As a method for aligning the recording medium 206 in the traveling direction and the transverse direction, for example, at least two optical detectors are arranged in an array in the moving direction and the transverse direction of the recording medium 206, and the center of the array is arranged. By moving the array so that the received light intensity becomes symmetrical, the center of the array and the position of the mirror (or scatterer) 210 are matched.
[0125]
In the above description of the positioning, the case where the moving target is the optical detector array is described, but these may be the recording medium 206 respectively.
[0126]
Next, FIGS. 23A and 23B are schematic diagrams showing examples of the shape of a recording medium and the formation of a mirror (or a scatterer). Here, the linear mirror (or scatterer) 210 shown in FIG. 22B is shown, but the same applies to the circular mirror (or scatterer) 210 shown in FIG. 22A.
[0127]
FIG. 23A shows an example of a card-type recording medium 206, in which a mirror (or scatterer) 210 is formed on a straight line. One side of the recording medium 206 is parallel to the linear mirror (or scatterer) 210. During recording and reproduction, the recording medium 206 is moved in the same direction as the direction in which the line extends. Each line is used as a track formed on a normal recording medium 206.
[0128]
FIG. 23B shows an example of a disk-type recording medium 206, in which a mirror (or scatterer) 210 is formed concentrically. The center of the recording medium 206 and the center of the mirror (or scatterer) 210 are at the same position. During recording and reproduction, the disk is rotated. Each circle is used as a track formed on a normal recording medium 206.
[0129]
Next, an operation during hologram recording according to the ninth embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 201 is adjusted to parallel light by the collimator 202 and enters the SLM 208. The light passes through the SLM 208 and is modulated, passes through the PBS 203, and enters the lens 205.
[0130]
The light passing through the lens 205 passes through the recording medium 206 and reaches the Fourier transform surface of the lens 205. On the Fourier transform surface of the lens 205, the low frequency component displayed on the SLM 208 is reflected or scattered by the mirror (or scatterer) 210 and reaches the recording medium 206. In the recording medium 206, the light coming from the lens 205 and the light coming from the mirror (or scatterer) 210 interfere with each other, and the intensity distribution is recorded on the recording medium 206.
[0131]
Next, an operation during hologram reproduction according to the ninth embodiment will be described with reference to FIG. Laser light emitted from the laser light source 201 is adjusted to parallel light by the collimator 202, passes through the PBS 203, and enters the λ / 4 plate 204. Light that has passed through the λ / 4 plate 204 is converted from linearly polarized light into circularly polarized light, condensed through a lens 205, and reaches a recording medium 206. In the recording medium 206, light is scattered according to the recorded intensity distribution. At this time, light transmitted through the recording medium 206 through the lens 205 is reflected or scattered from the mirror (or scatterer) 210 during recording and has a phase conjugate relationship with light transmitted through the recording medium 206. Here, the light that has passed through the SLM 208 and the lens 205 during recording is reproduced and emitted from the recording medium 206 toward the lens 205. The reproduced light enters the λ / 4 plate 204 through the lens 205. Light that has passed through the λ / 4 plate 204 is converted from circularly polarized light to linearly polarized light. At this time, the polarization plane of the light emitted from the λ / 4 plate 204 is perpendicular to the polarization image of the light incident from the collimator 202, and has the S direction with respect to the PBS 203. The light emitted from the λ / 4 plate 204 enters the PBS 203, is reflected inside the PBS 203, reaches the photodetector 209, and forms an image modulated by the SLM 208 on the light receiving surface. The intensity distribution of the formed image is taken out from the photodetector 209 as a signal.
[0132]
With such a structure, in the optical system at the time of reproduction, if the mirror (or scatterer) 210 is a separate component from the recording medium 206, the mirror (or scatterer) 210 is removed. It becomes possible. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. In addition, with such a structure, in the optical system at the time of reproduction, the incident light for reproduction and the reproduction light can share one lens 205 for adjusting the wavefront of the light. It becomes. As an effect, the size of the regenerator can be reduced.
[0133]
In addition, because of such a structure, in the optical system of the recording system, when the mirror (or scatterer) 210 is integrated, the mirror (or scatterer) 210 is attached to the recording system to the recording device. This is unnecessary. As an effect, the size of the recorder can be reduced. Further, with such a structure, the reference light reflected or scattered from the mirror (or scatterer) 210 and incident on the recording medium 206 and the SLM 208 and transmitted through the lens 205 to the recording medium 206 Since the incident object light is on the same optical axis, it is possible to simplify the optical design and the assembly of the device. As an effect, the manufacturing cost can be reduced.
[0134]
[Tenth embodiment]
FIG. 24 is a schematic diagram showing the configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the tenth embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 301 denotes a laser light source; 302, a collimator that converts laser light into parallel light; 303, a polarization beam splitter (hereinafter, PBS) that separates light according to the direction of polarization; Λ / 4 plate that delays by 4 radians, 305 is a convex lens, 306 is a recording medium for recording a wavefront, 308 is a spatial light modulator (hereinafter, SLM) that modulates light, and 309 is a signal finally coming out of the optical system. 313 is a slit that transmits only the low frequency band of light, and 316 is a spherical concave mirror.
[0135]
The positions of the PBS 303, the lens 305, the recording medium 306, the SLM 308, the photodetector 309, the mirror 311, the slit 313, and the concave mirror 316 are such that the light is focused near the recording medium 306 and the slit 313 is located on the Fourier transform surface of the lens 305. Further, the intensity distribution of the SLM 308 recorded on the recording medium 306 is adjusted so as to be a position where an image is formed on the light receiving surface of the photodetector 309.
[0136]
In this method, for example, when the focal length of the lens 305 is f, the distance between the lens 305 and the slit 313 is f. Further, the opening of the slit 313 is made to coincide with the center of curvature of the spherical concave mirror 316. At this time, assuming that the photodetector 309 is separated from the lens 305 by z1 in the optical path length from the focal position of the lens 305, the position of the SLM 308 is set to z1 / (-f1 + f2) in the optical path length from the focal position of the lens 305. ) By approaching the lens 305 by Δ2, the intensity distribution of the transmitted light from the SLM 308 as described above can be determined on the light receiving surface of the photodetector 309.
[0137]
The parallel light incident on the PBS 303 from the collimator 302 is linearly polarized light, and the laser light source 301 and the PBS 303 are adjusted so that the plane of polarization is in the P direction with respect to the PBS 303.
[0138]
Since the linearly polarized light passing through the PBS 303 is converted into circularly polarized light by the λ / 4 plate 304, the light deflected in the high-speed axis direction and the low-speed axis direction of the λ / 4 plate 304 is the same from the λ / 4 plate 304. The λ / 4 plate 304 is adjusted so as to emit light with high intensity. As this adjustment method, for example, there is a method in which linearly polarized light having a polarization plane at an angle of 45 ° with respect to the high-speed axis direction of the λ / 4 plate 304 is incident on the λ / 4 plate 304. .
[0139]
The size of the opening of the slit 313 is such that only a frequency lower than the lowest spatial frequency of the signal displayed on the SLM 308 is transmitted. For example, assuming that the lowest spatial frequency of one axis of a signal displayed on the SLM 308 is νlow, the size of the opening of the slit 313 is smaller than 2 νlow λf. Here, λ is the wavelength of light emitted from the laser light source 301, and f is the focal length between the lens 305 and the concave mirror 316.
[0140]
When the size of the opening of the slit 313 is as follows, the amount of recordable signals can be maximized. That is, among the signals displayed on the SLM 308, the lowest spatial frequency, that is, the signal concentrated on the frequency 0 is a signal in which the entire surface of the SLM 308 has a uniform intensity. When the size of the SLM 308 is L, its main component falls within 0.6λf / L, so the size of the opening of the slit 313 is 0.6λf / L. In this case, it is possible to use a sine wave and a cosine wave having a period of L or more as a signal.
[0141]
If the size of the SLM 308 with respect to one axis of the SLM 308 is L and a sine wave and a cosine wave having a period L are not used as a signal, the size of the opening of the slit 313 is set to λf / L. Strong transmitted light can be obtained.
[0142]
If the SLM 308 can display two-dimensionally, there is another signal axis, and the size of the opening of the slit 313 can be obtained by the same method as described above. That is, when the coordinate axes of the Cartesian coordinates are defined as the x-axis and the y-axis on the display surface of the SLM 308 capable of two-dimensional display, the minimum spatial frequency of the signal displayed by the SLM 308 on each of the x-axis and the y-axis is νxlow, νylow. Then, the opening of the slit 313 may be formed in a square shape having 2νxlowλf in the x-axis direction and 2νylowλf in the y-axis direction.
[0143]
As a special case, when the coordinate axes of the station coordinates are defined as the r-axis and the θ-axis on the display surface of the SLM 308 capable of two-dimensional display, and the signal is uniform with respect to the signal θ-axis, the SLM 308 on the r-axis Assuming that the lowest spatial frequency of the displayed signal is ν rlow, the opening of the slit 313 is 2.44 ν rlow with respect to the r axis.
What is necessary is just to make it circular so that it may become λf.
[0144]
Next, an operation during hologram recording according to the tenth embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 301 is adjusted to parallel light by the collimator 302 and enters the SLM 308. The light passes through the SLM 308 and is modulated, passes through the PBS 303, and enters the lens 305.
[0145]
The light passing through the lens 305 is once collected, passes through the recording medium 306, and reaches the Fourier transform surface of the lens 305. On the Fourier transform surface of the lens 305, only the low frequency components displayed on the SLM 308 by the slit 313 pass, are reflected by the concave mirror 316, and pass through the slit 313 again to reach the recording medium 306. In the recording medium 306, the light coming from the lens 305 and the light coming from the slit 313 interfere, and the intensity distribution is recorded on the medium.
[0146]
Next, the operation of reproducing a hologram according to the tenth embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 301 is adjusted to parallel light by the collimator 302, passes through the PBS 303, and enters the λ / 4 plate 304. Light that has passed through the λ / 4 plate 304 is converted from linearly polarized light into circularly polarized light, condensed through a lens 305, and reaches a recording medium 306. In the recording medium 306, light is scattered according to the recorded intensity distribution. At this time, the light that passes through the recording medium 306 through the lens 305 has a phase conjugate relationship with the light that passes through the recording medium 306 through the slit 313 during recording. The light passing through 305 is reproduced and emitted from the recording medium 306 toward the lens 305.
[0147]
The reproduced light enters the λ / 4 plate 304 through the lens 305. Light that has passed through the λ / 4 plate 304 is converted from circularly polarized light to linearly polarized light. At this time, the polarization plane of the light emitted from the λ / 4 plate 304 is perpendicular to the polarization plane of the light incident from the collimator 302, and has the S direction with respect to the PBS 303. The light emitted from the λ / 4 plate 304 enters the PBS 303, is reflected inside the PBS 303, reaches the photodetector 309, and forms an image modulated by the SLM 308 on the light receiving surface. The intensity distribution of the formed image is extracted from the photodetector 309 as a signal.
[0148]
With such a structure, in the optical system at the time of reproduction, the incident light for reproduction and the reproduction light can share one lens 305 in order to adjust the wavefront of the light. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, the reference light incident on the recording medium 306 from the slit 313 and the object light incident on the recording medium 306 through the lens 305 after passing through the SLM 308 are on the same optical axis. Therefore, it is possible to simplify the optical design and the assembly of the device. As an effect, the manufacturing cost can be reduced.
[0149]
[Eleventh embodiment]
Next, FIG. 27 is a schematic diagram showing the configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the eleventh embodiment of the present invention. In the figure, 401 is a laser light source, 402 is a collimator for converting laser light into parallel light, 405 is a convex lens, 406 is a recording medium for recording a wavefront, 407 is a convex lens, and 408 is a spatial light modulator (hereinafter, SLM) for modulating light. ) And 409 are photodetectors for capturing signals finally output from the optical system, and 411 is a mirror.
[0150]
The positions of the lens 405, the recording medium 406, the lens 407, the SLM 408, and the photodetector 409 are such that the light is condensed near the recording medium 406 and the intensity distribution of the light transmitted through the SLM 408 is the light receiving surface of the photodetector 409. Adjust the position so that an image is formed above.
[0151]
In order to perform this adjustment, for example, when the focal lengths of the lens 405 and the lens 407 are f1 and f2, respectively, the distance between the lens 405 and the lens 407 is f1 + f2. Let the system be an afocal system. At this time, assuming that the photodetector 409 is separated from the lens 405 by z1 in the optical path length from the focal position of the lens 405, the position of the SLM 408 is set to z1 / (− f1) in the optical path length from the focal position of the lens 407. / F2) By approaching the lens 407 by ＾ 2, the intensity distribution of the transmitted light from the SLM 408 as described above can be formed as an image on the light receiving surface of the photodetector 409.
[0152]
Next, FIGS. 30A and 30B are perspective views showing examples of the shape of the mirror 411. FIG. FIG. 30A shows an example in which one side of two rectangles is bonded to each other, and the upper surface is coated with a reflective film. Light enters from above and is reflected upward. FIG. 30B shows an example in the case of a conical shape, in which a portion corresponding to the bottom surface is open, and a reflective film is coated on the inside of the side surface. Light enters from above and is reflected upward.
[0153]
Next, the operation during hologram recording according to the eleventh embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 401 is adjusted to parallel light by the collimator 402 and enters the lens 405. The light passing through the lens 405 is once collected, passes through the recording medium 406, and reaches the lens 407. On the exit side of the lens 407, the light becomes parallel light again, is reflected by the mirror 411, and enters the SLM 408. The light passes through the SLM 408 and is modulated, and reaches the recording medium 406 again through the lens 407. In the recording medium 406, light coming from the lens 405 and light coming from the lens 407 interfere, and the intensity distribution is recorded on the medium.
[0154]
Next, the operation during hologram reproduction according to the eleventh embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 401 is adjusted to parallel light by the collimator 402 of 402, and enters the lens 405. The light passing through the lens 405 is once collected and reaches the recording medium 406. In the recording medium 406, light is scattered according to the recorded intensity distribution, and part of the light reaches the photodetector 409 through the lens 405, and an image modulated by the SLM 408 is formed on the light receiving surface. The intensity distribution of the formed image is extracted from the photodetector 409 as a signal.
[0155]
With such a structure, in the optical system at the time of reproduction, the incident light for reproduction and the reproduction light can share one lens 405 for adjusting the wavefront of the light. . As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Also, with such a structure, the lens 407, the SLM 408, and the mirror 411 can be removed from the optical system during reproduction. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, recording on the recording medium 406 can be of an off-axis type. As an effect, the recording density can be easily improved. Further, since the SLM 108 is disposed below the recording medium 106, if DC cut or high f-cut recording is applied, as in the first to seventh embodiments, the SLM 108 is converted into one beam and has a high recording density. Is possible.
[0156]
[Twelfth embodiment]
FIG. 31 is a schematic diagram showing the configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the twelfth embodiment of the present invention. In the drawing, reference numeral 501 denotes a laser light source; 502, a collimator for converting laser light into parallel light; 505, a convex lens; 506, a recording medium for recording a wavefront; 507, a convex lens; 508, a spatial light modulator (hereinafter, SLM) for modulating light. ), 509 is a photodetector that captures a signal finally output from the optical system, 511 is a mirror, 512 is a semicircular convex lens having a semicircular shape, 513 is a slit that transmits only a low spatial frequency band of light, 514 Is a semicircular convex lens having a semicircular shape.
[0157]
The positions of the lens 505, the recording medium 506, the lens 507, the SLM 508, and the photodetector 509 are such that light is focused near the recording medium 506, and the slit 513 is located on the Fourier transform plane of the lens 512 and the lens 514. The intensity distribution of the SLM 508 recorded on the recording medium 506 is adjusted so as to be at a position where an image is formed on the light receiving surface of the photodetector 509.
[0158]
In order to perform this adjustment, for example, when the focal lengths of the lens 505 and the lens 507 are f1 and f2, respectively, the distance between the lens 505 and the lens 507 is set to f1 + f2, so that the lens 505 and the lens 507 are used. The optical system is an afocal system. At this time, assuming that the photodetector 509 is separated from the lens 505 by z1 in the optical path length from the focal position of the lens 505, the position of the SLM 508 is set to z1 / (− f1) in the optical path length from the focal position of the lens 505. / F2) By approaching the lens 505 by ＾ 2, the intensity distribution of the transmitted light from the SLM 508 as described above can be imaged on the light receiving surface of the photodetector 509.
[0159]
Next, FIG. 34 is a conceptual diagram showing an example of the shape of the semicircular convex lenses 512 and 514 according to the twelfth embodiment. The outer shapes of the semicircular convex lenses 512 and 514 are semicircular, as indicated by solid lines. The black circle in the figure indicates the thickest part, which is on the axis of symmetry of the vertical line of the lens, and is the midpoint of a line segment separated by the outer shape on the axis of symmetry. The dashed line is a line for the thickness of the lens, and indicates a line representing equal thickness. The black circle indicates the thickest portion, and the thinner portion near the lens.
[0160]
The positions of the semicircular convex lens 512, the slit 513, and the semicircular convex lens 514 are adjusted so that a low frequency component of the spatial frequency included in the light incident on the semicircular convex lens 512 from the lens 505 is extracted outside the semicircular convex lens 514. I do.
[0161]
In order to perform this adjustment, for example, when the focal length of the semicircular convex lenses 512 and 514 is f, the distance between the semicircular convex lenses 512 and 514 is 2f, so that the optical system using the semicircular convex lenses 512 and 514 is used. Is an afocal system. Then, between these semicircular convex lenses 512 and 514, a position separated by f from the semicircular convex lens 512 and by f from the semicircular convex lens 514, that is, the Fourier transform surfaces of the two semicircular convex lenses 512 and 514 overlap. The slit 513 is placed at the position.
[0162]
The size of the opening of the slit 513 is such that only a frequency lower than the lowest spatial frequency of the signal displayed on the SLM 508 is passed at least. For example, assuming that the lowest spatial frequency of a certain axis of a signal displayed by the SLM 508 is νlow, the size of the opening of the slit 513 is smaller than 2νlowλf. Here, λ is the wavelength of light emitted from the laser light source 501, and f is the focal length of the semicircular convex lenses 512 and 514.
[0163]
When the size of the opening of the slit 513 is set as follows, the amount of recordable signals can be maximized. That is, among the signals displayed by the SLM 508, the lowest spatial frequency, that is, the signal concentrated at the frequency 0 is a signal in which the entire surface of the SLM 508 has a uniform intensity. If the size of the SLM 508 is L, its main component falls within 0.6 λf / L, so the size of the opening of the slit 513 is 0.6 λf / L. In this case, it is possible to use a sine wave and a cosine wave having a period of L or more as a signal.
[0164]
If the size of the SLM 508 with respect to one axis of the SLM 508 is L and a sine wave and a cosine wave having a period L are not used as a signal, the size of the opening of the slit 513 is set to λf / L. Strong transmitted light can be obtained.
[0165]
If the SLM 508 can display two-dimensionally, there is another signal axis, and the size of the opening of the slit 513 can be obtained by the same method as described above. That is, when the coordinate axes of the Cartesian coordinates are defined as the x-axis and the y-axis on the display surface of the SLM 508 capable of two-dimensional display, the minimum spatial frequency of the signal displayed by the SLM 508 on each of the x-axis and the y-axis is νxlow, νylow. Then, the opening of the slit 513 may be formed in a square shape having 2νxlow λ f in the x-axis direction and 2νylow λ f in the y-axis direction.
[0166]
As a special case, when the coordinate axes of the station coordinates are defined as the r axis and the θ axis on the display surface of the SLM 508 capable of two-dimensional display and are uniform with respect to the signal θ axis, the SLM 508 on the r axis Assuming that the lowest spatial frequency of the signal represented by νrlow is νrlow, the opening of the slit 513 is 2.44 νrlow with respect to the r axis.
What is necessary is just to make it circular so that it may become λf.
[0167]
Next, an operation during hologram recording according to the twelfth embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 501 is adjusted to parallel light by the collimator 502 and enters the SLM 508. The light passes through the SLM 508 and is modulated and enters the lens 505. The light passing through the lens 505 is once collected, passes through the recording medium 506, and reaches the lens 507. On the exit side of the lens 507, the light becomes parallel light again, passes through the semicircular convex lens 512, and reaches the Fourier transform surface of the lens 512. On the Fourier transform plane of the semicircular convex lens 512, only the low frequency components displayed by the SLM 508 pass through the slit 513 and reach the lens 514. On the emission side of the lens 514, the light becomes parallel light again, is reflected by the mirror 511, and reaches the recording medium 506 again through the lens 507. In the recording medium 506, light coming from the lens 505 and light coming from the lens 507 interfere with each other, and the intensity distribution is recorded on the recording medium 506.
[0168]
Next, the operation at the time of reproducing the hologram according to the twelfth embodiment will be described with reference to FIG. First, before irradiating the laser beam, the recording medium 506 is rotated by 180 ° about the optical axis of the lens 505. Laser light emitted from the laser light source 501 is adjusted to parallel light by the collimator 502 and enters the lens 505. Light passing through the lens 505 is once collected and reaches the recording medium 506. In the recording medium 506, light is scattered according to the recorded intensity distribution. At this time, the light that passes through the recording medium 506 through the lens 505 has a phase conjugate relationship with the light that passes through the recording medium 506 through the lens 507 during recording. The light passing through the lens 505 is reproduced and emitted from the recording medium 506 toward the lens 505. The reproduced light reaches the light detector 509 through the lens 505, and an image modulated by the SLM 508 is formed on the light receiving surface. The intensity distribution of the formed image is taken out from the photodetector 509 as a signal.
[0169]
With such a structure, in the optical system at the time of reproduction, the incident light for reproduction and the reproduction light can share one lens 505 for adjusting the wavefront of the light. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, the lens 507, the mirror 511, the semicircular convex lens 512, the slit 513, and the semicircular convex lens 514 can be removed from the optical system during reproduction. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, recording on the recording medium 506 can be of an off-axis type. As an effect, the recording density can be easily improved.
[0170]
[Thirteenth embodiment]
FIG. 35 is a schematic diagram showing the configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the thirteenth embodiment of the present invention. In the drawing, reference numeral 601 denotes a laser light source; 602, a collimator for converting laser light into parallel light; 605, a convex lens; 606, a medium for recording a wavefront; 607, a convex lens; 608, a spatial light modulator (hereinafter, SLM) for modulating light. , 609 is a photodetector, 610 is a mirror (or scatterer), and 612 is a convex lens.
[0171]
The positions of the lens 605, the medium 606, the lens 607, the SLM 608, the photodetector 609, the mirror (or scatterer) 610, and the convex lens 612 are such that light is condensed near the recording medium 606 and the mirror (or scatterer) 610 Are located on the Fourier transform plane of the lens 612, and the intensity distribution of the light passing through the SLM 608 is adjusted to a position where an image is formed on the light receiving plane of the photodetector 609. In order to perform this adjustment, for example, when the respective focal lengths of the lenses 605 and 607 are f1 and f2, the distance between the lenses 605 and 607 is set to f1 + f2, so that the optical system using the lenses 605 and 607 is used. Afocal system. When the focal length of the lens 612 is f3, the distance between the lens 612 and the mirror (or scatterer) 610 is f3. At this time, assuming that the photodetector 609 is separated from the lens 605 by z1 in the optical path length from the focal position of the lens 605, the position of the SLM 608 is set to z1 / (−) in the optical path length from the focal position of the lens 605. By approaching the lens 605 by f1 / f2) ＾ 2, the intensity distribution of the transmitted light from the SLM 608 as described above can be imaged on the light receiving surface of the photodetector 609.
[0172]
The size of the mirror (or scatterer) 610 is such that it reflects or scatters only frequencies that are at least lower than the lowest spatial frequency of the signal displayed by the SLM 608. For example, assuming that the lowest spatial frequency of one axis of a signal displayed by the SLM 608 is νlow, the size of the mirror (or scatterer) 610 is smaller than 2νlowλf3. Here, λ is the wavelength of light emitted from the laser light source 601, and f3 is the focal length of the lens 612.
[0173]
When the size of the mirror (or scatterer) 610 is set as follows, the amount of recordable signals can be maximized. In other words, among the signals displayed by the SLM 608, the spatial frequency in the lowest band, that is, the signal concentrated at the frequency 0 is a signal in which the entire surface of the SLM 608 has a uniform intensity. When the size of the SLM 608 is L, its main component falls within 0.6λf / L, so the size of the mirror (or scatterer) 610 is 0.6λf / L. In this case, it is possible to use a sine wave and a cosine wave having a period of L or more as a signal.
[0174]
If the size of the SLM 608 with respect to one axis of the SLM 608 is L and a sine wave and a cosine wave having a period L are not used as a signal, the size of the mirror (or scatterer) 610 is set to λf / L. Thus, transmitted light having higher intensity can be obtained.
[0175]
If the SLM 608 can display two-dimensionally, there is another signal axis, and the size of the mirror (or scatterer) 610 can be obtained by a method similar to the method described above. That is, when the coordinate axes of the Cartesian coordinates are defined as the x-axis and the y-axis on the display surface of the SLM 608 capable of two-dimensional display, the minimum spatial frequency of the signal displayed by the SLM 608 on each of the x-axis and the y-axis is νxlow, νylow. In this case, the mirror (or scatterer) 610 may be formed in a rectangular shape having 2νxlowλf in the x-axis direction and 2νlowλf in the y-axis direction.
[0176]
As a special case, when the coordinate axes of the station coordinates are determined to be the r-axis and the θ-axis on the display surface of the SLM 608 capable of two-dimensional display, and are uniform with respect to the signal θ-axis, the SLM 608 on the r-axis Assuming that the lowest spatial frequency of the displayed signal is νrlow, the mirror (or scatterer) 610 may have a circular shape with 2.44 νrlow λf with respect to the r-axis.
[0177]
Next, an operation during hologram recording according to the thirteenth embodiment will be described with reference to FIG. Laser light emitted from the laser light source 601 is adjusted to parallel light by the collimator 602, and is incident on the SLM 608. The light passes through the SLM 608 and is modulated, and enters the lens 605. The light passing through the lens 605 is once collected, passes through the recording medium 606, and reaches the lens 607. On the emission side of the lens 607, the light becomes parallel light again, passes through the lens 612, and reaches the Fourier transform surface of the lens 612. On the Fourier transform surface of the lens 612, the lowest frequency component displayed on the SLM 608 is reflected or scattered by the mirror (or scatterer) 610, and reaches the lens 612 again. On the emission side of the lens 612, the light becomes parallel light again, and reaches the recording medium 606 again through the lens 607. In the recording medium 606, the light coming from the lens 605 and the light coming from the lens 607 interfere, and the intensity distribution is recorded on the recording medium.
[0178]
Next, an operation during hologram reproduction according to the thirteenth embodiment will be described with reference to FIG. First, before irradiating the laser beam, the recording medium 606 is rotated by 180 ° about the optical axis of the lens 605. Laser light emitted from the laser light source 601 is adjusted to parallel light by the collimator 602, and enters the lens 605. Light passing through the lens 605 is once collected and reaches the recording medium 606. In the recording medium 606, light is scattered according to the recorded intensity distribution. At this time, the light that passes through the recording medium 606 through the lens 605 has a phase conjugate relationship with the light that passes through the recording medium 606 through the lens 607 at the time of recording. The light passing through 605 is reproduced and emitted from the recording medium 606 toward the lens 605. The reproduced light reaches the light detector 609 through the lens 605, and an image modulated by the SLM 608 is formed on the light receiving surface. The intensity distribution of the formed image is extracted from the photodetector 609 as a signal.
[0179]
With such a structure, in the optical system at the time of reproduction, the incident light for reproduction and the reproduction light can share one lens 605 for adjusting the wavefront of the light. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Also, with such a structure, the lens 607, the mirror (or scatterer) 610, and the lens 612 can be removed from the optical system during reproduction. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, recording on the recording medium 606 can be of an off-axis type. As an effect, the recording density can be easily improved.
[0180]
[14th embodiment]
FIG. 38 is a schematic diagram showing the configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the fourteenth embodiment of the present invention. In the figure, 701 is a laser light source, 702 is a collimator for converting laser light into parallel light, 705 is a convex lens, 706 is a recording medium for recording a wavefront, 707 is a convex lens, and 708 is a spatial light modulator (hereinafter, SLM) for modulating light. ) And 709, a photodetector for capturing a signal finally output from the optical system, 715 a mirror, and 716 a light shielding plate.
[0181]
The positions of the lens 705, the recording medium 706, the lens 707, the SLM 708, and the photodetector 709 are such that the light is condensed near the recording medium 706 and the intensity distribution of the light transmitted through the SLM 708 is on the light receiving surface of the photodetector 709. Adjust the position to connect the image with.
[0182]
In order to perform this adjustment, for example, when the respective focal lengths of the lenses 705 and 707 are f1 and f2, the distance between the lenses 705 and 707 is set to f1 + f2, so that the optical system using the lenses 705 and 707 is realized. Afocal system. At this time, assuming that the photodetector 709 is separated from the lens 705 by z1 in the optical path length from the focal position of the lens 705, the position of the SLM 708 is set to z1 / (-f1) in the optical path length from the focal position of the lens 707. / F2) By approaching the lens 707 by ＾ 2, the intensity distribution of the transmitted light from the SLM 708 as described above can be formed as an image on the light receiving surface of the photodetector 709.
[0183]
FIGS. 41A and 41B are perspective views showing examples of the shape of the mirror 715. FIG. FIG. 41A shows an example of a folding screen shape in which four rectangular sides are stuck together, and the upper surface is coated with a reflective film. Light enters from above and is reflected upward. FIG. 41 (b) shows an example of a Mexican hat shape formed by combining two cones, and the upper surface is coated with a reflective film. Light enters from above and is reflected upward.
[0184]
Next, an operation during hologram recording according to the fourteenth embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 701 is adjusted to parallel light by the collimator 702, and light not shielded by the light shielding plate 716 enters the lens 705. The light passing through the lens 705 is once collected, passes through the recording medium 706, and reaches the lens 707. At the exit side of the lens 707, the light becomes parallel light again, is reflected by the mirror 715, and enters the SLM 708. The light passes through the SLM 708 and is modulated, and reaches the recording medium 706 again through the lens 707. In the recording medium 706, the light coming from the lens 705 and the light coming from the lens 707 interfere, and the intensity distribution is recorded on the recording medium.
[0185]
Next, the operation during hologram reproduction according to the fourteenth embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 701 is adjusted to parallel light by the collimator 702, and light not shielded by the light shielding plate 716 enters the lens 705. Light passing through the lens 705 is once collected and reaches the recording medium 706. In the recording medium 706, light is scattered according to the recorded intensity distribution, and part of the light reaches the photodetector 709 through the lens 705, and an image modulated by the SLM 708 is formed on the light receiving surface. The intensity distribution of the formed image is extracted from the photodetector 709 as a signal.
[0186]
With such a structure, in the optical system at the time of reproduction, the incident light for reproduction and the reproduction light can share one lens 705 to adjust the wavefront of the light. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, the lens 707, the SLM 708, and the mirror 715 can be removed from the optical system during reproduction. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, recording on the recording medium 706 can be of an off-axis type. As an effect, the recording density can be easily improved. Further, since the SLM 108 is disposed below the recording medium 106, if DC cut or high f-cut recording is applied, as in the first to seventh embodiments, the SLM 108 is converted into one beam and has a high recording density. Is possible.
[0187]
[Fifteenth Embodiment]
FIG. 42 is a schematic diagram showing the configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the fifteenth embodiment of the present invention. Reference numeral 801 denotes a laser light source; 802, a collimator that converts laser light into parallel light; 803, a polarization beam splitter (hereinafter, PBS) that separates light according to the direction of polarization; 804, the time phase of polarization in a certain direction by 2π / 4 radians. A λ / 4 plate for delaying, 805 is a convex lens, 806 is a recording medium for recording a wavefront, 807 is a convex lens, 808 is a spatial light modulator (hereinafter, SLM) for modulating light, and 809 finally comes out of the optical system. A photodetector for capturing a signal, 812 is a convex lens, 813 is a slit that transmits only the reduction of the spatial frequency of light, 814 is a convex lens, 815 is a mirror, 816 is a light shielding plate, and 817 is a light shielding plate.
[0188]
The positions of the PBS 803, the lens 805, the recording medium 806, the lens 807, the SLM 808, and the photodetector 809 are such that light is focused near the recording medium 806, and the slit 813 is located on the Fourier transform plane of the lenses 812 and 814; Further, the intensity distribution of the light passing through the SLM 806 is adjusted to a position where an image is formed on the light receiving surface of the photodetector 809.
[0189]
In order to perform this adjustment, for example, when the focal lengths of the lenses 805 and 807 are f1 and f2, the distance between the lenses 805 and 807 is set to f1 + f2, so that the optical system using the lenses 805 and 807 is used. Afocal system. At this time, assuming that the photodetector 809 is separated from the lens 805 by z1 in the optical path length from the focal position of the lens 805, the position of the SLM 808 is set to z1 / (-f1) in the optical path length from the focal position of the lens 805. / F2) By approaching the lens 805 by ＾ 2, the intensity distribution of the transmitted light from the SLM 808 as described above can be imaged on the light receiving surface of the photodetector 809.
[0190]
The parallel light incident on the PBS 803 from the collimator 802 is linearly polarized light, and the laser light source 801 and the PBS 803 are adjusted so that the polarization image has the P direction with respect to the PBS 803.
[0191]
Since the linearly polarized light that has passed through the PBS 803 is converted into circularly polarized light by the λ / 4 plate 804, the light deflected in the high-speed axis direction and the low-speed axis direction of the λ / 4 plate 804 is the same from the λ / 4 plate 804. The λ / 4 plate 804 is adjusted so that light is emitted with high intensity. As this adjustment method, for example, there is a method in which linearly polarized light having a polarization plane at an angle of 45 ° with respect to the high-speed axis direction of the λ / 4 plate 804 is incident on the λ / 4 plate 804. .
[0192]
The positions of the lens 812, the slit 813, and the lens 814 are adjusted so that a low-frequency component of the spatial frequency included in the light incident on the lens 807 from the lens 807 is extracted out of the lens 814. To make this adjustment, for example, when the focal length of the lenses 812 and 814 is f, the distance between the lenses 812 and 814 is 2f, so that the optical system using the lenses 812 and 814 is an afocal system. I do. Then, a slit 813 is placed between the lenses 812 and 814 at a position f away from the lens 812 and at a distance f from the lens 814, that is, at a position where the Fourier transform surfaces of the two lenses 812 and 814 overlap.
[0193]
Further, the size of the opening of the slit 813 is such that only a frequency lower than the lowest spatial frequency of the signal displayed by the SLM 808 is passed at least. For example, if the lowest spatial frequency of a certain axis of a signal displayed by the SLM 808 is νlow, the size of the opening of the slit 813 is smaller than 2νlowλf. Here, λ is the wavelength of light emitted from the laser light source 801, and f is the focal length of the lenses 812 and 814.
[0194]
When the size of the opening of the slit 813 is set as follows, the recordable signal amount can be maximized. That is, among the signals displayed on the SLM 808, the lowest spatial frequency, that is, the signal concentrated on the frequency 0 is a signal in which the entire surface of the SLM 808 has a uniform intensity. If the size of the SLM 808 is L, its main component falls within 0.6 λf / L, so the size of the opening of the slit 813 is 0.6 λf / L. In this case, it is possible to use a sine wave and a cosine wave having a period of L or more as a signal.
[0195]
If the size of the SLM 808 with respect to one axis of the SLM 808 is L and a sine wave and a cosine wave having a period L are not used as a signal, the size of the opening of the slit 813 is set to λf / L. Strong transmitted light can be obtained.
[0196]
If the SLM 808 can display two-dimensionally, there is another signal axis, and the size of the opening of the slit 813 can be obtained by the same method as described above. That is, when the coordinate axes of the Cartesian coordinates are defined as the x-axis and the y-axis on the display surface of the SLM capable of two-dimensional display, the minimum spatial frequency of the signal displayed by the SLM 808 on each of the x-axis and the y-axis is νxlow, νylow. Then, the opening of the slit 813 may be formed in a square shape having 2νxlowλf in the x-axis direction and 2νylowλf in the y-axis direction.
[0197]
As a special case, when the coordinate axes of the station coordinates are defined as the r axis and the θ axis on the display surface of the SLM 808 capable of two-dimensional display and the signal is uniform with respect to the signal θ axis, the display is performed by the SLM on the r axis. Assuming that the lowest spatial frequency of the signal to be obtained is ν r1ow, the opening of the slit 813 may be formed in a circular shape with 2.44 ν rlow λ f with respect to the r axis. The shape of the mirror 815 is the same as that shown in the fourteenth embodiment.
[0198]
Next, the operation during hologram recording according to the fifteenth embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 801 is adjusted to parallel light by the collimator 802, and enters the SLM 808. At the same time, the light blocking plate 816 blocks light other than light incident on the SLM 808. The light passes through the SLM 808 and is modulated, passes through the PBS 803, and enters the lens 805. The light passing through the lens 805 is once collected, passes through the recording medium 806, and reaches the lens 807. On the exit side of the lens 807, the light becomes parallel light again, passes through the lens 812, and reaches the Fourier transform surface of the lens 812. On the Fourier transform plane of the lens 812, only the low frequency components displayed by the SLM 808 pass through the slit 813 and reach the lens 814. On the emission side of the lens 814, the light becomes parallel light again, is reflected by the mirror 815, and reaches the recording medium 806 again through the lens 807. In the recording medium 806, the light coming from the lens 805 and the light coming from the lens 807 interfere, and the intensity distribution is recorded on the recording medium.
[0199]
Next, the operation at the time of reproducing the hologram according to the fifteenth embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 801 is adjusted to parallel light by the collimator 802, and light not blocked by the photodetector 817 enters the λ / 4 plate 804. Light that has passed through the λ / 4 plate 804 is converted from linearly polarized light into circularly polarized light, condensed through a lens 805, and reaches a recording medium 806. In the recording medium 806, light is scattered according to the recorded intensity distribution. At this time, since the light transmitted through the recording medium 806 through the lens 805 has a phase conjugate relationship with the light transmitted through the lens 807 during recording, the SLM 808 and the PBS 803 during recording are used here. And the light passing through the lens 805 is reproduced and emitted from the recording medium 806 toward the lens 805. The reconstructed light passes through the lens 805 and enters λ / 4804. Light that has passed through the λ / 4 plate 804 is converted from circularly polarized light to linearly polarized light. At this time, the polarization plane of the light emitted from the λ / 4 plate 804 is perpendicular to the polarization plane of the light incident from the collimator 802, and has the S direction with respect to the PBS 803. Light emitted from the λ / 4 plate 804 enters the PBS 803, is reflected inside the PBS 803, reaches the photodetector 809, and forms an image modulated by the SLM 808 on the light receiving surface. The intensity distribution of the formed image is extracted from the photodetector 809 as a signal.
[0200]
With such a structure, in the optical system at the time of reproduction, the incident light for reproduction and the reproduction light can share one lens 805 for adjusting the wavefront of the light. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, the lens 807, the lens 812, the slit 813, the lens 814, and the mirror 815 can be removed from the optical system at the time of reproduction. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, recording on the recording medium 806 can be of an off-axis type. As an effect, the recording density can be easily improved.
[0201]
[Sixteenth embodiment]
FIG. 45 is a schematic diagram showing the configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the sixteenth embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 901 denotes a laser light source; 902, a collimator that converts laser light into parallel light; 903, a polarization beam splitter (hereinafter, PBS) that separates light according to the direction of polarization; 904, the time phase of polarization in a certain direction is 2π / Λ / 4 plate that delays by 4 radians, 905 is a convex lens, 906 is a recording medium for recording a wavefront, 907 is a convex lens, 908 is a spatial light modulator (hereinafter, SLM) that modulates light, and 909 is finally transmitted from the optical system. A photodetector that captures the output signal, 912 is a convex lens, 913 is a slit that transmits only the reduction of the spatial frequency of light, 914 is a convex lens, 915 is a mirror, 916 is a light shielding plate, and 917 is a light shielding plate.
[0202]
The positions of the PBS 903, the lens 905, the recording medium 906, the lens 907, the SLM 908, and the photodetector 909 are such that light is focused near the recording medium 806, and the slit 913 is located on the Fourier transform plane of the lenses 912 and 914. Further, the intensity distribution of the light passing through the SLM 906 is adjusted to a position where an image is formed on the light receiving surface of the photodetector 909.
[0203]
In order to perform this adjustment, for example, when the respective focal lengths of the lenses 905 and 907 are f1 and f2, the distance between the lenses 905 and 907 is set to f1 + f2, so that the optical system using the lenses 905 and 907 is used. Afocal system. At this time, assuming that the photodetector 909 is separated from the lens 905 by z1 in the optical path length from the focal position of the lens 905, the position of the SLM 908 is set to z1 / (-f1) in the optical path length from the focal position of the lens 905. / F2) By approaching the lens 905 by ＾ 2, the intensity distribution of the transmitted light from the SLM 908 as described above can be formed as an image on the light receiving surface of the photodetector 909.
[0204]
The parallel light incident on the PBS 903 from the collimator 902 is linearly polarized light, and the laser light source 901 and the PBS 903 are adjusted so that the plane of polarization is in the P direction with respect to the PBS 903. Since the linearly polarized light that has passed through the PBS 903 is converted into circularly polarized light by the λ / 4 plate 904, the light deflected in the high-speed axis direction and the low-speed axis direction of the λ / 4 plate 904 has the same intensity from the λ / 4 plate 904. The λ / 4 plate 904 is adjusted so that the light is emitted. As the adjustment method, for example, there is a method in which linearly polarized light having a polarization image at an angle of 45 ° with respect to the high-speed axis direction of the λ / 4 plate 904 is incident on the λ / 4 plate 904.
[0205]
The positions of the lens 912, the slit 913, and the lens 914 are adjusted so that a low frequency component of the spatial frequency included in the light that has entered the lens 912 from the lens 907 is extracted out of the lens 914. In order to make this adjustment, for example, when the focal length of the lenses 912 and 914 is f, the distance between the lenses 912 and 914 is 2f, so that the optical system using the lenses 912 and 914 becomes an afocal system. I do. A slit 913 is placed between the lenses 912 and 914 at a position separated by f from the lens 912 and at a distance f from the lens 914, that is, at a position where the Fourier transform surfaces of the two lenses 912 and 914 overlap. .
[0206]
The size of the opening of the slit 913 is such that only a frequency lower than the lowest spatial frequency of the signal displayed on the SLM 908 is passed. For example, assuming that the lowest spatial frequency of a certain axis of a signal displayed by the SLM 908 is νlow, the size of the opening of the slit 913 is smaller than 2νlow λf. Here, λ is the wavelength of light emitted from the laser light source 901, and f is the focal length of the lenses 912 and 914.
[0207]
When the size of the opening of the slit 913 is as follows, the amount of recordable signals can be maximized. That is, among the signals displayed by the SLM 908, the lowest spatial frequency, that is, the signal concentrated at the frequency 0 is a signal in which the entire surface of the SLM 908 has a uniform intensity. If the size of the SLM 908 is L, its main component falls within 0.6 λf / L, so the size of the opening of the slit 913 is 0.6 λf / L. In this case, it is possible to use a sine wave and a cosine wave having a period of L or more as a signal.
[0208]
If the size of the SLM 908 with respect to one axis of the SLM 908 is L and a sine wave and a cosine wave having a period L are not used as a signal, the size of the opening of the slit 913 is set to λf / L. Strong transmitted light can be obtained. If the SLM 908 can display two-dimensionally, there is another signal axis, and the size of the opening of the slit 913 can be obtained by the same method as described above. That is, when the coordinate axes of the Cartesian coordinates are defined as the x-axis and the y-axis on the display surface of the SLM 908 capable of two-dimensional display, the minimum spatial frequencies of the signals displayed by the SLM 908 on the x-axis and the y-axis are νxlow and νylow. Then, the hole of the slit 913 may be formed in a square shape having 2νxlowλf in the x-axis direction and 2νlowλλf in the y-axis direction.
[0209]
As a special case, when the coordinate axes of the station coordinates are determined to be the r axis and the θ axis on the display surface of the SLM 908 capable of two-dimensional display and are uniform with respect to the signal θ axis, the SLM 908 on the r axis is used. Assuming that the lowest spatial frequency of the signal to be displayed is νrlow, the opening of the slit 913 may have a circular shape with 2.44 νrlow λf with respect to the r axis.
[0210]
Next, an operation during hologram recording according to the sixteenth embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 901 is adjusted to parallel light by the collimator 902, and enters the SLM 908. At the same time, the light blocking plate 916 blocks light other than light incident on the SLM 908. The light passes through the SLM 908 and is modulated, passes through the PBS 903, and enters the lens 905. The light passing through the lens 905 is once collected, passes through the recording medium 906, and reaches the lens 907. On the emission side of the lens 907, the light becomes parallel light again, passes through the lens 912, and reaches the Fourier transform surface of the lens 912. On the Fourier transform plane of the lens 912, only the low frequency components displayed by the SLM 908 pass through the slit 913 and reach the lens 914. On the exit side of the lens 914, the light becomes parallel light again, is reflected by the mirror 915, and reaches the recording medium 906 again through the lens 907. In the recording medium 906, light coming from the lens 905 and light coming from the lens 907 interfere, and the intensity distribution is recorded on the recording medium.
[0211]
Next, the operation at the time of reproducing the hologram according to the sixteenth embodiment will be described with reference to FIG. Laser light emitted from the laser light source 901 is adjusted to parallel light by the collimator 902, and light not blocked by the photodetector 917 is incident on the λ / 4 plate 904. Light that has passed through the λ / 4 plate 904 is converted from linearly polarized light into circularly polarized light, condensed through a lens 905, and reaches a recording medium 906. In the recording medium 906, light is scattered according to the recorded intensity distribution. At this time, the light transmitted through the recording medium 906 through the lens 905 has a phase conjugate relationship with the light transmitted through the lens 907 through the lens 907 at the time of recording. Therefore, here, the SLM 908 and the PBS 903 at the time of recording. And the light passing through the lens 905 is reproduced and emitted from the recording medium 906 toward the lens 905. The reproduced light enters the λ / 4 plate 904 through the lens 905. Light that has passed through the λ / 4 plate 904 is converted from circularly polarized light to linearly polarized light. At this time, the polarization image of the light emitted from the λ / 4 plate 904 is perpendicular to the polarization plane of the light incident from the collimator 902, and has the S orientation with respect to the PBS 903. Light emitted from the λ / 4 plate 904 enters the PBS 903, is reflected inside the PBS 903, reaches the photodetector 909, and forms an image modulated by the SLM 908 on the light receiving surface. The intensity distribution of the formed image is extracted from the photodetector 909 as a signal.
[0212]
With such a structure, in the optical system at the time of reproduction, the incident light for reproduction and the reproduction light can share one lens 905 for adjusting the wavefront of the light. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, the lens 907, the lens 912, the slit 913, the lens 914, and the mirror 915 can be removed from the optical system at the time of reproduction. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, recording on the recording medium 906 can be of an off-axis type.
As an effect, the recording density can be easily improved.
[0213]
[Seventeenth embodiment]
FIG. 48 is a view showing the configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the seventeenth embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1001 denotes a laser light source; 1002, a collimator for converting laser light into parallel light; 1005, a convex lens; 1006, a recording medium for recording wave images; 1007, a convex lens; 1008, a spatial light modulator (hereinafter, referred to as a light modulator); SLM), 1009 is a photodetector that captures a signal finally coming out of the optical system, 1012 is a convex lens, 1013 is a slit that transmits only the low frequency band of light, 1014 is a convex lens, 1015 is a mirror, and 1016 is a mirror. Light shields 1017 are light shields.
[0214]
The positions of the PBS 1003, the lens 1005, the recording medium 1006, the lens 1007, the SLM 1008, and the photodetector 1009 are such that the light is focused near the recording medium 1006 and the slit 1013 is located on the Fourier transform plane of the lenses 1012 and 1014. Further, the intensity distribution of the light passing through the SLM 1006 is adjusted to a position where an image is formed on the light receiving surface of the photodetector 1009.
[0215]
In order to perform this adjustment, for example, when the respective focal lengths of the lenses 1005 and 1007 are f1 and f2, the distance between the lenses 1005 and 1007 is f1 + f2, so that the optical system using the lenses 1005 and 1007 can be used. Afocal system. At this time, assuming that the photodetector 1009 is separated from the lens 1005 by z1 in the optical path length from the focal position of the lens 1005, the position of the SLM 1008 is set to z1 / (− f1) in the optical path length from the focal position of the lens 1005. / F2) By approaching the lens 1005 by ＾ 2, the intensity distribution of the transmitted light from the SLM 1008 as described above can be imaged on the light receiving surface of the photodetector 1009.
[0216]
The positions of the lens 1012, the slit 1013, and the lens 1014 are adjusted so that a low-frequency component of the spatial frequency included in the light incident on the lens 1012 from the lens 1007 is extracted out of the lens 1014. In order to perform this adjustment, for example, when the focal length of the lenses 1012 and 1014 is f, the optical system using the lenses 1012 and 1014 is changed to an afocal system by setting the distance between the lenses 1012 and 1014 to 2f. I do. A slit 1013 is placed between the lenses 1012 and 1014 at a position separated by f from the lens 1012 and by f from the lens 1014, that is, at a position where the Fourier transform surfaces of the two lenses 1012 and 1014 overlap. .
[0219]
Also, the size of the opening of the slit 1013 is such that only a frequency lower than the lowest spatial frequency of the signal displayed on the SLM 1008 is passed. For example, assuming that the lowest spatial frequency of a certain axis of a signal displayed on the SLM 1008 is νlow, the size of the opening of the slit 1013 is smaller than 2νlowλf. Here, λ is the wavelength of light emitted from the laser light source 1001, and f is the focal length of the lenses 1012 and 1014.
[0218]
When the size of the opening of the slit 1013 is set as follows, the recordable signal amount can be maximized. In other words, among the signals displayed by the SLM 1008, the lowest spatial frequency, that is, the signal concentrated at the frequency 0 is a signal in which the entire surface of the SLM 1008 has a uniform intensity. When the size of the SLM 1008 is L, its main component falls within 0.6λ / L, and thus the size of the opening of the slit 1013 is 0.6λ / L. In this case, it is possible to use a sine wave and a cosine wave having a period of L or more as a signal.
[0219]
If the size of the SLM 1008 with respect to one axis of the SLM 1008 is L and a sine wave and a cosine wave having a period L are not used as a signal, the size of the opening of the slit 1013 is set to λf / L. Strong transmitted light can be obtained.
[0220]
If the SLM 1008 can display two-dimensionally, there is another signal axis, and the size of the opening of the slit 1013 can be obtained by the same method as described above. That is, when the coordinate axes of the Cartesian coordinates are defined as the x-axis and the y-axis on the display surface of the SLM 1008 that can be displayed two-dimensionally, the minimum spatial frequencies of the signals displayed by the SLM 1008 on the x-axis and the y-axis are νxlow and νlow. Then, the opening of the slit 1013 may have a rectangular shape having 2νxlowλf in the x-axis direction and 2νylowλf in the y-axis direction.
[0221]
As a special case, when the coordinate axes of the station coordinates are determined to be the r axis and the θ axis on the display surface of the SLM 1008 that can be displayed two-dimensionally, and the signal is uniform with respect to the signal θ axis, the SLM 1008 on the r axis Assuming that the lowest spatial frequency of the signal to be displayed is νrlow, the opening of the slit 1013 may have a circular shape with 2.44 νrlow λf with respect to the r axis. The shape of the mirror 1015 is the same as that shown in the fourteenth embodiment.
[0222]
Next, the operation during hologram recording according to the seventeenth embodiment will be described with reference to FIG. Laser light emitted from the laser light source 1001 is adjusted to parallel light by the collimator 1002, and enters the SLM 1008. At the same time, the light blocking plate 1016 blocks light other than light incident on the SLM 1008. The light passes through the SLM 1008 and is modulated and enters the lens 1005. Light passing through the lens 1005 is once collected, passes through the recording medium 1006, and reaches the lens 1007. On the exit side of the lens 1007, the light becomes parallel light again, passes through the lens 1012, and reaches the Fourier transform surface of the lens 1012. On the Fourier transform plane of the lens 1012, only the low frequency components displayed by the SLM 1008 pass through the slit 1013 and reach the lens 1014. On the emission side of the lens 1014, the light becomes parallel light again, is reflected by the mirror 1015, and reaches the recording medium 1006 through the lens 1007 again. In the recording medium 1006, the light coming from the lens 1005 and the light coming from the lens 1007 interfere with each other, and the intensity distribution is recorded on the recording medium.
[0223]
Next, the operation at the time of reproducing the hologram according to the seventeenth embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 1001 is adjusted to parallel light by the collimator 1002, and light not shielded by the light shielding plate 1017 enters the lens 1005. Light that has passed through the lens 1005 is once collected and reaches the recording medium 1006. In the recording medium 1006, light is scattered according to the recorded intensity distribution. At this time, the light transmitted through the recording medium 1006 through the lens 1005 has a phase conjugate relationship with the light transmitted through the lens 1007 through the lens 1007 during recording. Light passing through 1005 is reproduced and emitted from the recording medium 1006 toward the lens 1005. The reproduced light reaches the photodetector 1009 through the lens 1005, and an image modulated by the SLM 1008 is formed on the light receiving surface. The intensity distribution of the formed image is extracted from the photodetector 1009 as a signal.
[0224]
With such a structure, in the optical system at the time of reproduction, the incident light for reproduction and the reproduction light can share one lens 1005 for adjusting the wavefront of the light. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Also, with such a structure, the lens 1007, the lens 1012, the slit 1013, the lens 1014, and the mirror 1015 can be removed from the optical system during reproduction. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, recording on the recording medium 1006 can be of an off-axis type. As an effect, the recording density can be easily improved.
[0225]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when recording a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light as interference fringes, a part of the optical Fourier transform image or Fresnel transform image of the object light is recorded. The new object light is generated by removing the light, the new object light and the reference light are applied to the recording medium, and the light intensity distribution generated by the interference between the two is recorded in the recording medium. Irradiation with light that does not contribute to information recording can be prevented, and the advantage that the dynamic range of the recording medium can be used effectively can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a hologram recording method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the overall configuration of the hologram recording method according to the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a hologram reproducing method according to the first embodiment.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a hologram recording method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged top view of a DC cut mask 10 used in the hologram recording method according to the second embodiment as viewed from above.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a hologram reproducing method according to the second embodiment.
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a hologram recording method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a hologram recording method according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a hologram recording method according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a hologram reproducing method according to the fifth embodiment.
FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a hologram recording method according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a hologram reproducing method according to a sixth embodiment.
FIG. 13 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a schematic diagram for explaining the operation principle of the seventh embodiment.
FIG. 15 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a schematic diagram for explaining a hologram recording operation according to the eighth embodiment.
FIG. 17 is a schematic diagram for explaining a hologram reproducing operation according to the eighth embodiment.
FIG. 18 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a schematic diagram for explaining an operation during hologram recording according to the ninth embodiment.
FIG. 20 is a schematic diagram for explaining an operation during hologram reproduction according to the ninth embodiment.
FIG. 21 is a schematic diagram when the thickness direction of the recording medium used in the hologram recording / reproducing apparatus according to the ninth embodiment is taken along the vertical axis.
FIG. 22 is a conceptual diagram showing an example of the shape of a mirror (or scatterer) used in the hologram recording / reproducing apparatus according to the ninth embodiment.
FIG. 23 is a schematic diagram showing an example of the shape of a recording medium and the formation of a mirror (or scatterer) used in the hologram recording / reproducing apparatus according to the ninth embodiment.
FIG. 24 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 25 is a schematic diagram for explaining an operation during hologram recording according to the tenth embodiment.
FIG. 26 is a schematic diagram for explaining an operation during hologram reproduction according to the tenth embodiment.
FIG. 27 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to an eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 28 is a schematic diagram for explaining an operation during hologram recording according to the eleventh embodiment.
FIG. 29 is a schematic diagram for explaining an operation at the time of reproducing a hologram according to the eleventh embodiment.
FIG. 30 is a perspective view showing an example of the shape of a mirror used in the hologram recording / reproducing apparatus according to the eleventh embodiment.
FIG. 31 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a twelfth embodiment of the present invention.
FIG. 32 is a schematic diagram for explaining an operation during hologram recording according to the twelfth embodiment.
FIG. 33 is a schematic diagram for explaining an operation during hologram reproduction according to the twelfth embodiment.
FIG. 34 is a conceptual diagram showing an example of the shape of a semicircular convex lens according to the twelfth embodiment.
FIG. 35 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a thirteenth embodiment of the present invention.
FIG. 36 is a schematic diagram for explaining an operation during hologram recording according to the thirteenth embodiment.
FIG. 37 is a schematic diagram for explaining an operation during hologram reproduction according to the thirteenth embodiment.
FIG. 38 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a fourteenth embodiment of the present invention.
FIG. 39 is a schematic view for explaining the operation during hologram recording according to the fourteenth embodiment.
FIG. 40 is a schematic diagram for explaining an operation during hologram reproduction according to the fourteenth embodiment.
FIG. 41 is a perspective view showing an example of the shape of a mirror used in the hologram recording / reproducing apparatus according to the fourteenth embodiment.
FIG. 42 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a fifteenth embodiment of the present invention.
FIG. 43 is a schematic view for explaining the operation during hologram recording according to the fifteenth embodiment.
FIG. 44 is a schematic view for explaining the operation during hologram reproduction according to the fifteenth embodiment.
FIG. 45 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a sixteenth embodiment of the present invention.
FIG. 46 is a schematic diagram for explaining an operation during hologram recording according to the sixteenth embodiment.
FIG. 47 is a schematic diagram for explaining the operation during hologram reproduction according to the sixteenth embodiment.
FIG. 48 is a view showing the configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a seventeenth embodiment of the present invention.
FIG. 49 is a schematic view for explaining the operation during hologram recording according to the seventeenth embodiment.
FIG. 50 is a schematic view for explaining the operation during hologram reproduction according to the seventeenth embodiment.
FIG. 51 is a schematic view showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a conventional technique.
FIG. 52 is a schematic diagram for explaining an operation at the time of recording of the hologram recording / reproducing apparatus according to the related art.
FIG. 53 is a schematic diagram for explaining an operation at the time of reproduction of the hologram recording / reproduction device according to the related art.
[Explanation of symbols]
1 Parallel light
2 mirror
3 Beam splitter
4 Reference light
5 Object light
6 Two-dimensional light modulator
7 Lens
8 Recording media
9 Shutter
10 Mask
11 Glass plate
20 Reflector
41 High spatial frequency component light
51 2D modulated object light
52 New object light
100 glass plate
110 Alignment marker
200 drive system
101,201,301,401,501,601,701,801,901,1001 Laser light source
102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, 802, 902, 1002 Collimator
103, 203, 303, 803, 903 Polarizing beam splitter (PBS)
104, 204, 304, 804, 904 λ / 4 plate
105,205,305,405,505,605,705,805,905,1005 convex lens
106, 206, 306, 406, 506, 606, 706, 806, 906, 1006 Recording medium
107, 405, 407, 507, 607, 707, 807, 907, 1007 convex lens
108, 208, 308, 408, 508, 608, 708, 808, 908, 1008 Spatial light modulator (SLM)
109, 209, 309, 409, 509, 609, 709, 809, 909, 1009 Photodetector
210,610 mirror (or scatterer)
313,513,813,913,1013 slit
316 concave mirror
411,511 mirror
512 semicircular convex lens
514 semicircular convex lens
612,912 convex lens
715, 815, 915, 1015 mirror
717,816,916,1016 Light shielding plate
812,1012 convex lens
814,914,1014 convex lens
817,917,1017 Shading plate

Claims (29)

物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録するホログラム記録方法であって、
前記物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を除去して新物体光を生成し、前記新物体光と前記参照光とを記録媒体に照射し、双方の干渉によって生じる光強度分布を前記記録媒体中に記録することを特徴とするホログラム記録方法。A hologram recording method for recording a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light as interference fringes,
A part of the optical Fourier transform image or the Fresnel transform image of the object light is removed to generate a new object light, and the recording medium is irradiated with the new object light and the reference light, and a light intensity distribution generated by interference between the two. Is recorded in the recording medium. 前記新物体光は、前記物体光の光学フーリエ変換像のＤＣ成分の一部もしくは全部を除去して生成されることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録方法。The hologram recording method according to claim 1, wherein the new object light is generated by removing a part or all of a DC component of an optical Fourier transform image of the object light. 前記新物体光は、前記物体光の光学フーリエ変換像の高周波数成分の一部もしくは全部を除去して生成されることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録方法。2. The hologram recording method according to claim 1, wherein the new object light is generated by removing a part or all of high frequency components of an optical Fourier transform image of the object light. 物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録するホログラム記録方法であって、
前記物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部もしくは全部を除去して新物体光を生成し、除去された成分を新参照光として、前記新物体光とともに記録媒体に照射し、双方の干渉によって生じる光強度分布を前記記録媒体中に記録することを特徴とするホログラム記録方法。A hologram recording method for recording a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light as interference fringes,
A new object light is generated by removing a part or all of the optical Fourier transform image or the Fresnel transform image of the object light, and the removed component is irradiated as a new reference light together with the new object light onto a recording medium. A hologram recording method, wherein a light intensity distribution generated by interference of light is recorded in the recording medium. 前記新参照光は、前記物体光の光学フーリエ変換像のＤＣ成分であることを特徴とする請求項４記載のホログラム記録方法。The hologram recording method according to claim 4, wherein the new reference light is a DC component of an optical Fourier transform image of the object light. 前記新参照光は、前記物体光の光学フーリエ変換像の高周波数成分であることを特徴とする請求項４記載のホログラム記録方法。The hologram recording method according to claim 4, wherein the new reference light is a high frequency component of an optical Fourier transform image of the object light. 物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録するホログラム記録装置であって、
少なくとも１つの平行光を出射する光源と、
前記光源からの平行光を参照光と物体光とに分離する分離手段と、
前記物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を除去して新物体光を生成するマスク手段と、
前記新物体光と前記参照光とが同時に照射され、双方の干渉によって生じる光強度分布が干渉縞として記録される記録媒体と
を具備することを特徴とするホログラム記録装置。A hologram recording apparatus that records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light as interference fringes,
A light source that emits at least one parallel light;
Separation means for separating parallel light from the light source into reference light and object light,
Mask means for removing a part of the optical Fourier transform image or Fresnel transform image of the object light to generate a new object light,
A hologram recording apparatus, comprising: a recording medium that is simultaneously irradiated with the new object light and the reference light, and a light intensity distribution generated by interference between the two is recorded as interference fringes. 物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録するホログラム記録装置であって、
平行光を出射する光源と、
前記光源から出射した平行光から得られる参照光より作られた平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、
前記空間光変調器によって生成された物体光と前記光源から出射した平行光から得られる参照光とが同一光軸上で干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体と
を具備することを特徴とするホログラム記録装置。A hologram recording apparatus that records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light as interference fringes,
A light source that emits parallel light,
A spatial light modulator that modulates parallel light generated from reference light obtained from the parallel light emitted from the light source to generate object light,
A recording medium for recording, as interference fringes, a light intensity distribution caused by interference between object light generated by the spatial light modulator and reference light obtained from parallel light emitted from the light source on the same optical axis. A hologram recording device, comprising: 物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を記録するホログラム記録装置であって、
平行光を出射する光源と、
前記光源から出射された平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、前記空間光変調器によって生成された物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を参照光とする参照光生成手段と、
前記空間光変調器によって生成された物体光と前記参照光生成手段によって生成された参照光とが同一光軸上で干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体と
を具備することを特徴とするホログラム記録装置。A hologram recording device that records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light,
A light source that emits parallel light,
A spatial light modulator that modulates parallel light emitted from the light source to generate object light, and a part of an optical Fourier transform image or a Fresnel transform image of the object light generated by the spatial light modulator as reference light. Reference light generating means,
A recording medium for recording, as interference fringes, a light intensity distribution generated by interference between the object light generated by the spatial light modulator and the reference light generated by the reference light generating means on the same optical axis. A hologram recording device, comprising: 前記参照光生成手段は、前記空間光変調器によって生成された物体光から空間周波数の低い成分を前記参照光として取り出す反射体であることを生成することを特徴とする請求項９記載のホログラム記録装置。10. The hologram recording according to claim 9, wherein the reference light generation unit generates a reflector that extracts a component having a low spatial frequency from the object light generated by the spatial light modulator as the reference light. apparatus. 前記参照光生成手段は、前記空間光変調器により生成された物体光から空間周波数の低い成分を透過するスリットと、前記スリットからの透過光を参照光として前記記録媒体に照射する反射体とからなることを生成することを特徴とする請求項９記載のホログラム記録装置。The reference light generating unit includes a slit that transmits a low spatial frequency component from the object light generated by the spatial light modulator, and a reflector that irradiates the recording medium with the transmitted light from the slit as reference light. 10. The hologram recording apparatus according to claim 9, wherein the hologram recording apparatus generates the following. 物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を記録するホログラム記録装置であって、
平行光を出射する光源と、
前記光源から出射した平行光から得られる参照光を異なる光路上に導く第１の光学手段と、
前記第１の光学手段からの参照光を反射して平行光とする反射体と、
前記反射体からの平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、
前記空間光変調器からの物体光を異なる光路上に導く第２の光学手段と、
前記第１の光学手段からの参照光と前記第２の光学手段からの物体光とが干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体と
を具備することを特徴とするホログラム記録装置。A hologram recording device that records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light,
A light source that emits parallel light,
First optical means for guiding reference light obtained from the parallel light emitted from the light source on different optical paths,
A reflector that reflects the reference light from the first optical unit to be parallel light,
A spatial light modulator that modulates parallel light from the reflector to generate object light,
Second optical means for guiding the object light from the spatial light modulator to different optical paths,
Hologram recording, comprising: a recording medium for recording, as interference fringes, a light intensity distribution generated by interference between reference light from the first optical unit and object light from the second optical unit. apparatus. 物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を記録するホログラム記録装置であって、
平行光を出射する光源と、
前記光源から出射された平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、前記空間光変調器から出射した物体光を異なる光路上に導く第１の光学手段と、
前記第１の光学手段からの物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を参照光とする参照光生成手段と、
前記参照光生成手段からの参照光を反射して光路を変える反射体と、
前記反射体からの参照光を異なる光路上に導く第２の光学手段と、
前記第１の光学手段からの物体光と前記第２の光学手段からの参照光とが干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体と
を具備することを特徴とするホログラム記録装置。A hologram recording device that records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light,
A light source that emits parallel light,
A spatial light modulator that modulates the parallel light emitted from the light source to generate object light, and a first optical unit that guides the object light emitted from the spatial light modulator onto a different optical path,
Reference light generating means for using a part of the optical Fourier transform image or Fresnel transform image of the object light from the first optical means as reference light;
A reflector that changes the optical path by reflecting the reference light from the reference light generation unit,
Second optical means for guiding the reference light from the reflector on different optical paths,
Hologram recording, comprising: a recording medium for recording, as interference fringes, a light intensity distribution generated by interference between object light from the first optical means and reference light from the second optical means. apparatus. 前記参照光生成手段は、前記空間光変調器により生成された物体光から空間周波数の低い成分を透過するスリットと、前記スリットからの透過光を参照光として前記記録媒体に照射する反射体とからなることを生成することを特徴とする請求項１３記載のホログラム記録装置。The reference light generating unit includes a slit that transmits a low spatial frequency component from the object light generated by the spatial light modulator, and a reflector that irradiates the recording medium with the transmitted light from the slit as reference light. 14. The hologram recording apparatus according to claim 13, wherein the hologram recording apparatus generates the following. 前記参照光生成手段は、前記空間光変調器によって生成された物体光から空間周波数の低い成分を前記参照光として取り出す反射体であることを生成することを特徴とする請求項１３記載のホログラム記録装置。14. The hologram recording according to claim 13, wherein the reference light generation unit generates a reflector that extracts a component having a low spatial frequency from the object light generated by the spatial light modulator as the reference light. apparatus. 物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を記録するホログラム記録装置であって、
平行光を出射する光源と、
前記光源から出射した平行光の一部を遮蔽する遮蔽板と、
前記遮蔽板に遮蔽されずに進行してくる平行光から得られる参照光を反射して光路を変える反射体と、
前記反射体からの参照光から得られる平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、
前記空間光変調器からの物体光を、前記参照光とは異なる光路上に導く光学手段と、
前記遮蔽板に遮蔽されずに進行してくる平行光から得られる参照光と前記光学手段からの物体光とが干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体と、
を具備することを特徴とするホログラム記録装置。A hologram recording device that records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light,
A light source that emits parallel light,
A shielding plate that shields a part of the parallel light emitted from the light source,
A reflector that changes the optical path by reflecting reference light obtained from parallel light that travels without being shielded by the shielding plate,
A spatial light modulator that modulates parallel light obtained from reference light from the reflector to generate object light,
Optical means for guiding the object light from the spatial light modulator to a different optical path from the reference light,
A recording medium that records a light intensity distribution generated as interference fringes caused by interference between reference light obtained from parallel light that travels without being shielded by the shielding plate and object light from the optical unit,
A hologram recording device comprising: 物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を記録するホログラム記録装置であって、
平行光を出射する光源と、
前記光源から出射した平行光の一部を遮蔽する遮蔽板と、
前記遮蔽板に遮蔽されずに進行してくる平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、
前記空間光変調器によって生成された物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を参照光とする参照光生成手段と、
前記参照光を反射して光路を変える反射体と、
前記空間光変調器によって生成された物体光と前記反射体からの参照光とが干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体と
を具備することを特徴とするホログラム記録装置。A hologram recording device that records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light,
A light source that emits parallel light,
A shielding plate that shields a part of the parallel light emitted from the light source,
A spatial light modulator that generates object light by modulating parallel light that travels without being blocked by the shielding plate,
Reference light generating means for making a part of the optical Fourier transform image or Fresnel transform image of the object light generated by the spatial light modulator reference light,
A reflector that changes the optical path by reflecting the reference light,
A hologram recording apparatus, comprising: a recording medium that records a light intensity distribution generated by interference between object light generated by the spatial light modulator and reference light from the reflector as interference fringes. 前記遮蔽手段は、前記光源から出射した平行光の中央部を遮蔽することを生成することを特徴とする請求項１７記載のホログラム記録装置。18. The hologram recording apparatus according to claim 17, wherein the shielding unit generates a shield of a central portion of the parallel light emitted from the light source. 前記遮蔽手段は、前記光源から出射した平行光の周辺部を遮蔽することを特徴とする請求項１７記載のホログラム記録装置。18. The hologram recording apparatus according to claim 17, wherein the shielding unit shields a peripheral portion of the parallel light emitted from the light source. 光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生装置であって、
少なくとも１つの平行光を出射する光源と、
前記光源からの平行光を参照光として前記記録媒体に照射する光学手段と、
前記光学手段によって前記参照光が前記記録媒体に照射されることにより、前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出する光検出手段と
を具備することを特徴とするホログラム再生装置。A hologram reproducing device that reproduces information recorded on the recording medium by irradiating a reference light onto the recording medium on which the intensity distribution of light is recorded as interference fringes,
A light source that emits at least one parallel light;
Optical means for irradiating the recording medium with parallel light from the light source as reference light,
Light detecting means for detecting reproduction light which is emitted by being diffracted by the interference fringes recorded on the recording medium when the reference light is applied to the recording medium by the optical means. Hologram reproducing apparatus. 前記参照光は、前記光源から出射された平行光の光学フーリエ変換像のＤＣ成分の一部もしくは全部からなることを特徴とする請求項２０記載のホログラム再生装置。21. The hologram reproducing apparatus according to claim 20, wherein the reference light comprises a part or all of a DC component of an optical Fourier transform image of the parallel light emitted from the light source. 前記参照光は、前記光源から出射された平行光の光学フーリエ変換像の高周波数成分の一部もしくは全部からなることを特徴とする請求項２０記載のホログラム再生装置。21. The hologram reproducing apparatus according to claim 20, wherein the reference light comprises a part or all of the high frequency components of an optical Fourier transform image of the parallel light emitted from the light source. 光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生装置であって、
少なくとも１つの平行光を出射する光源と、
前記光源から出射される平行光から得られる参照光を前記記録媒体に照射することにより、前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出する光検出手段と、
前記参照光と前記再生光との波面を同一光軸上で調整する光学手段と
を具備することを特徴とするホログラム再生装置。A hologram reproducing device that reproduces information recorded on the recording medium by irradiating a reference light onto the recording medium on which the intensity distribution of light is recorded as interference fringes,
A light source that emits at least one parallel light;
By irradiating the recording medium with reference light obtained from the parallel light emitted from the light source, light detection means for detecting the reproduction light emitted by being diffracted by the interference fringes recorded on the recording medium,
A hologram reproducing apparatus, comprising: optical means for adjusting the wavefronts of the reference light and the reproduction light on the same optical axis. 光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生装置であって、
少なくとも１つの平行光を出射する光源と、
前記光源から出射される平行光から得られる参照光を前記記録媒体に照射することにより、前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出する光検出手段と、
前記参照光と前記再生光との波面を異なる光路上で調整する光学手段と
を具備することを特徴とするホログラム再生装置。A hologram reproducing device that reproduces information recorded on the recording medium by irradiating a reference light onto the recording medium on which the intensity distribution of light is recorded as interference fringes,
A light source that emits at least one parallel light;
By irradiating the recording medium with reference light obtained from the parallel light emitted from the light source, light detection means for detecting the reproduction light emitted by being diffracted by the interference fringes recorded on the recording medium,
A hologram reproducing apparatus comprising: optical means for adjusting the wavefronts of the reference light and the reproduction light on different optical paths. 光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生方法であって、
光源から出射される少なくとも１つの平行光を参照光として前記記録媒体に照射し、前記参照光が前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出することを特徴とするホログラム再生方法。A hologram reproducing method for reproducing information recorded on the recording medium by irradiating a reference light onto the recording medium on which the intensity distribution of light is recorded as interference fringes,
Irradiating the recording medium with at least one parallel light emitted from a light source as reference light, and detecting reproduction light emitted by diffracting the reference light by interference fringes recorded on the recording medium. Hologram reproducing method. 前記参照光は、前記光源から出射された平行光の光学フーリエ変換像のＤＣ成分の一部もしくは全部からなることを特徴とする請求項２５記載のホログラム再生方法。26. The hologram reproducing method according to claim 25, wherein the reference light includes a part or all of a DC component of an optical Fourier transform image of the parallel light emitted from the light source. 前記参照光は、前記光源から出射された平行光の光学フーリエ変換像の高周波数成分の一部もしくは全部からなることを特徴とする請求項２５記載のホログラム再生方法。26. The hologram reproducing method according to claim 25, wherein the reference light comprises a part or all of high frequency components of an optical Fourier transform image of the parallel light emitted from the light source. 光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生方法であって、
光源から出射される少なくとも１つの平行光から得られる参照光を前記記録媒体に照射することにより、前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出する際、前記参照光と前記再生光との波面を同一光軸上で調整することを特徴とするホログラム再生方法。A hologram reproducing method for reproducing information recorded on the recording medium by irradiating a reference light onto the recording medium on which the intensity distribution of light is recorded as interference fringes,
By irradiating the recording medium with reference light obtained from at least one parallel light emitted from a light source, when detecting reproduction light diffracted and emitted by interference fringes recorded on the recording medium, A hologram reproducing method, wherein the wavefronts of the reference light and the reproduction light are adjusted on the same optical axis. 光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生方法であって、
光源から出射される少なくとも１つの平行光から得られる参照光を前記記録媒体に照射することにより、前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出する際に、前記参照光と前記記再生光との波面を異なる光路上で調整することを特徴とするホログラム再生方法。A hologram reproducing method for reproducing information recorded on the recording medium by irradiating a reference light onto the recording medium on which the intensity distribution of light is recorded as interference fringes,
By irradiating the recording medium with reference light obtained from at least one parallel light emitted from the light source, when detecting reproduction light diffracted and emitted by interference fringes recorded on the recording medium, A hologram reproducing method, wherein wavefronts of the reference light and the recording / reproducing light are adjusted on different optical paths.
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