JP2006039181A - 光情報記録装置及び光情報再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ホログラフィック記録及び再生において、より正確に情報を記録及び再生できる光情報記録装置、再生装置を提供すること。
【解決手段】 光源３と、光源から射出された光を空間的に変調する空間光変調器９と、空間光変調器９によって変調された光を記録媒体５１に照射する対物レンズ２１とを有し、変調された光は、空間光変調器９から発生した０次以外の回折光であり、空間光変調器９の波長分散特性と同じ波長分散特性を有し、空間光変調器の波長分散方向とは逆方向に波長分散する波長分散手段７を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ホログラフィを利用して情報が記録される記録媒体に対する情報の記録を行う光情報記録装置ならびに情報が記録されている記録媒体における情報の再生を行う光情報再生装置に関する。

従来、ホログラフィを利用して記録媒体に情報を記録するホログラフィック記録は、一般的に、記録用光を構成するイメージ情報を担持した情報光と記録用参照光とを記録媒体の内部で重ね合わせ、そのときにできる干渉パターンを記録媒体に書き込むことによって行われる。記録された情報の再生時には、その記録媒体に再生用参照光を照射することにより、干渉パターンによる回折によりイメージ情報が再生される（特許文献１参照）。

近年では、超高密度光記録のために、ボリュームホログラフィ、特にデジタルボリュームホログラフィが実用域で開発され注目を集めている。ボリュームホログラフィとは、記録媒体の厚み方向も積極的に活用して、３次元的に干渉パターンを書き込む方式であり、厚みを増すことで回折効率を高め、多重記録を用いて記録容量の増大を図ることができるという特徴がある。そして、デジタルボリュームホログラフィとは、ボリュームホログラフィと同様の記録媒体と記録方式を用いつつも、記録するイメージ情報は２値化したデジタルパターンに限定した、コンピュータ指向のホログラフィック記録方式である。このデジタルボリュームホログラフィでは、例えばアナログ的な絵のような画像情報も、一旦デジタイズして、２次元デジタルパターン情報に展開し、これをイメージ情報として記録する。再生時は、このデジタルパターン情報を読み出してデコードすることで、元の画像情報に戻して表示する。これにより、再生時にＳＮ比（信号対雑音比）が多少悪くても、微分検出を行ったり、２値化データをコード化しエラー訂正を行ったりすることで、極めて忠実に元の情報を再現することが可能になる。

ここで、２次元デジタルパターン情報を表示する空間光変調器（情報表現手段）として、特許文献１においては、複数の画素を有する液晶表示素子が用いられている。

特開平１１−３１１９３８号公報（段落番号００２４）

出願人は、特願２００３−２９９６８号及び特願２００３−１９３９６５号において、上述したようなホログラフィック記録及び再生に用いられる空間光変調器として、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を使用することを提案した。このＤＭＤは、微少なミラーをマトリクス状に配列して画素とし、各画素ごとにミラーを駆動して、入射した光の反射方向を変えて、２次元デジタルパターン情報を表現することができる。

図７は、ＤＭＤを使用したホログラフィック記録及び再生装置１０１の概略構成図である。記録及び再生装置１０１は、記録及び再生用光源１０３、コリメータレンズ１０５、ミラー１０７、空間光変調器（情報表現手段）であるＤＭＤ１０９、偏光ビームスプリッタ１１１、一対のリレーレンズ１１３及び１１５、ミラー１１７、４分の１波長板１１９、対物レンズ１２１、リングマスク１２３、光検出器１２５を備えている。

図７に示す記録及び再生装置１０１の動作を簡単に説明すると、光源１０３から射出した光は、コリメータレンズ１０５によって平行光となり、その平行光をミラー１０７でＤＭＤ１０９に向けて反射する。ミラー１０７からの光は、ＤＭＤ１０９に対して入射角θ₀を有して入射し、ＤＭＤ１０９の２次元デジタルパターン情報を表現した各画素のミラーによって反射されることで、情報光及び記録用参照光若しくは再生用参照光が生成される。ＤＭＤ１０９から射出した情報光等は、偏光ビームスプリッタ１１１を透過し、一対のリレーレンズ１１３及び１１５によって、対物レンズ１２１の入射瞳面にＤＭＤ１０９で表現された２次元デジタルパターン情報を結像するように伝搬される。その後、４分の１波長板１１９を経て対物レンズ１２１によって記録媒体１５１に照射されるのである。

再生時において、記録媒体１５１から発生した再生光は、情報光等に比べて４分の１波長板１１９を２回通過するため、偏光方向が９０°変化しているので偏光ビームスプリッタ１１１によって反射され、光検出器１２５によって検出される。なお、再生光は、対物レンズ１２１によって、射出瞳面に再生光の２次元デジタルパターン情報が再生され、一対のリレーレンズ１１３及び１１５によって、光検出器１２５に結像するように伝搬される。

ところで、ＤＭＤは、周期構造を持った微小なミラーの集合体であるため、一種の回折格子を形成する。回折格子は、回折格子の周期をａ、回折光の角度をθ、入射光の角度をθ₀、回折次数をｍ（ｍ＝０、±１、±２）、光の波長をλとすると、式１：ａ（ｓｉｎθ−ｓｉｎθ₀）＝ｍλの関係を満たす。式１を変形し、回折光の角度θと光の波長λとの関係を見ると、式２：ｓｉｎθ＝ｍλ／ａ＋ｓｉｎθ₀となる。式２から、０次の回折光（ｍ＝０）を除けば、回折光の角度θは、入射する光の波長λによって変化してしまうことが判る。

波長λの変化ｄλと回折光の角度θの変化ｄθの関係は、式２を微分して得られた式３：ｄθｃｏｓθ＝ｍｄλ／ａを式１に代入してｍを消すと、下式４が得られる。式４は、ＤＭＤの波長分散特性を示している。

図７に示すＤＭＤを使用したホログラフィック記録及び再生装置１０１は、光がＤＭＤ１０９に対してミラー１０７から斜めに入射し、偏光ビームスプリッタ１１１に向かって垂直に射出するため、０次以外の回折光を利用している。このため、ＤＭＤ１０９から射出する射出光は、波長分散性を有しており、入射光の波長によって進行方向が異なってしまう。図７において、第一の波長の光の光路１３１を実線で、第二の波長の光の光路１３３を点線で示す。

進行方向の異なる光は、対物レンズ１２１によって記録媒体１５１に照射されたときの照射位置がずれてしまう。照射位置のずれΔは、対物レンズ１２１の焦点距離をｆ、光路１３１と光路１３３の角度の差をｄθとすると、式３：Δ＝ｆｄθで求められる。

従って、図７に示す記録及び再生装置１０１ような、空間光変調器の０次以外の回折光を情報光等として利用するホログラフィック記録再生においては、波長分散性を有しているため、記録時と再生時で同じ波長を使用しないと、記録を再生することができないのである。

しかしながら、レーザ光源は、温度、電流の変動などによって射出光の波長が変動してしまう。更に、レーザ光源の素子間のばらつきも存在するため、複数の記録及び再生装置間において、常に同じ波長を使用することは困難であった。このため、ホログラフィック記録及び再生は汎用性がなく、実用化及び量産化の妨げとなっていた。

また、波長分散性によって照射位置がずれることから、正確に情報を記録及び再生することができず、信頼性を低下していた。更に、記録時と再生時で同じ波長を得ることが困難であることからも、正確に情報の再生ができず、信頼性を低下していた。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ホログラフィック記録及び再生において、空間光変調器による波長分散の問題を解決し、信頼性を高めることを目的とする。

前述した目的を達成するため、本発明の光情報記録装置は、光源と、前記光源から射出された光を空間的に変調する空間光変調器と、前記空間光変調器によって変調された光を記録媒体に照射する対物レンズとを有するホログラフィを用いた光情報記録装置であって、前記変調された光は、前記空間光変調器から発生した０次以外の回折光であり、前記空間光変調器の波長分散特性と同じ波長分散特性を有し、前記空間光変調器の波長分散方向とは逆方向に波長分散する波長分散手段を有することを特徴とする。

更に、上記光情報記録装置において、前記波長分散手段は、前記空間光変調器の画素の周期と同じ周期を有する回折格子であってもよいし、前記空間光変調器と同じ波長分散特性を有するプリズムであってもよいし、前記光源からの光の波長に応じて光の進行方向を制御する自動制御システムであってもよい。そして、前記自動制御システムは、前記光源からの光の波長を検出する波長センサーと、前記空間光変調器を移動させる駆動手段を有し、前記光源からの光の波長に応じて前記空間光変調器を移動させることが好ましい。

また、本発明の光情報再生装置は、光源と、前記光源から射出された光を空間的に変調する空間光変調器と、前記空間光変調器によって変調された光を記録媒体に照射する対物レンズとを有するホログラフィを用いた光情報再生装置であって、前記変調された光は、前記空間光変調器から発生した０次以外の回折光であり、前記空間光変調器の波長分散特性と同じ波長分散特性を有し、前記空間光変調器の波長分散方向とは逆方向に波長分散する波長分散手段を有することを特徴とする。

更に、上記光情報再生装置において、前記波長分散手段は、前記空間光変調器の画素の周期と同じ周期を有する回折格子であってもよいし、前記空間光変調器と同じ波長分散特性を有するプリズムであってもよいし、前記光源からの光の波長に応じて光の進行方向を制御する自動制御システムであってもよい。そして、前記自動制御システムは、前記光源からの光の波長を検出する波長センサーと、前記空間光変調器を移動させる駆動手段を有し、前記光源からの光の波長に応じて前記空間光変調器を移動させることが好ましい。

以上説明したように本発明によれば、空間光変調器の波長分散方向とは逆方向に波長分散するように配置された波長分散手段によって、空間光変調器による波長分散性を相殺することができる。この結果、入射光の波長が異なっていても、光の進行方向を同じにすることができ、記録媒体における照射位置を同じにすることができ、情報の記録又は再生の信頼性を高めることができる。更には、使用環境の範囲を拡大でき、レーザ光源素子間のばらつきの問題も解決できるので、ホログラフィック記録又は再生の汎用性を高め、実用化及び量産化を可能とするものである。

以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。

図１は、本発明の光情報記録及び再生装置１の一実施形態を示す概略構成図である。記録及び再生装置１は、記録及び再生用光源３、コリメータレンズ５、波長分散手段７、空間光変調器（情報表現手段）９、偏光ビームスプリッタ１１、一対のリレーレンズ１３及び１５、ミラー１７、４分の１波長板１９、対物レンズ２１、リングマスク２３、光検出器２５を備えている。

記録及び再生用光源３は、情報を記録するための情報光及び記録用参照光を形成するための光及び情報を再生するための再生用参照光を形成するための光を射出する。光源３としては、コヒーレントな直線偏光の光線束を発生する例えば半導体レーザを用いることができる。この記録再生用光源３としては、高密度記録を行うために波長が短い方が有利であり、青色レーザやグリーンレーザを採用することが好ましい。

コリメータレンズ５は記録再生用光源３からの発散光線束をほぼ平行光線とするものである。

波長分散手段７は、空間光変調器９の波長分散特性と同じ波長分散特性を光学的又は機械的に有し、空間光変調器９の波長分散方向とは逆方向に波長分散する機能を有している。光学的な波長分散特性を有する波長分散手段７としては、回折格子やプリズムを使用することができ、機械的な波長分散特性を有する波長分散手段７としては、光源からの光の波長に応じて光の進行方向を制御する自動制御システムを使用することができる。光学的な波長分散特性を有する素子を使用すると、光源からの射出光中に複数の波長の異なる光が混在する場合であっても空間光変調器９の波長分散性を相殺することができるので好ましい。

図１においては、波長分散手段７は、空間光変調器９の入射側の光路上に配置しているが、射出側の光路上に配置してもよいし、自動制御システムにより空間光変調器９自体を移動させる構成でもよい。空間光変調器９の入射側の光路上に配置した場合、波長分散手段７は、空間光変調器９に入射する光の入射角を波長に応じて変えるように機能する。また、空間光変調器９の射出側の光路上に配置した場合、波長分散手段７は、空間光変調器９から射出した波長分散性を有する光の進行方向を同じにするように機能する。空間光変調器９の射出側の光路上に配置すると、空間光変調器９の表示情報を対物レンズ２１の射出面に結像させるため、空間光変調器９から対物レンズ２１までの距離には制限があるので、波長分散手段７を配設するスペースを取ることが難しいこと及び空間的に変調された光を加工するのは、画像の位置の変化や大きさの変化を引き起こすのでエラーを発生する原因となることから、波長分散手段７は、空間光変調器９の入射側の光路上に配置することが好ましい。図１においては、光源３からの光を波長分散手段７が反射する構成であるが、特に反射型に限定されるものではなく、透過型のものでもよい。

図２は、波長分散手段７として、回折格子７ａを使用した場合の波長分散手段７と空間光変調器９との間の光路を示す概略図である。回折格子７ａは、空間光変調器９の画素の周期と同じ周期であり、回折格子７ａからの射出光が空間光変調器９に入射するように対面させて配置している。回折格子７ａとして、空間光変調器９と同じ空間光変調器を使用すれば、空間光変調器９の画素の周期と同じ周期のものを容易に得ることができる。この場合、波長分散手段７として使用する空間光変調器の全画素は、同じ表示にしておく。

図２に示すように、第一の波長の光３１（図２においては実線で示す）が波長分散手段である回折格子７ａに入射すると、第一の波長に応じた回折角θの反射回折光が回折格子７ａから発生し、光３１の回折光は、入射角θで空間光変調器９に入射する。光３１の回折光が空間光変調器９に入射すると、空間光変調器９と回折格子７ａの波長分散特性は同じであるから、再び回折角θの反射回折光（空間的に変調されている）が発生する。

第二の波長の光３３（図２においては点線で示す）が回折格子７ａに入射すると、光３１の回折角θとは波長の違いに応じた角度の差ｄθだけ異なる第二の波長に応じた回折角θ＋ｄθの反射回折光が回折格子７ａから発生し、光３３の回折光は、入射角θ＋ｄθで空間光変調器９に入射する。光３３の回折光が入射角θ＋ｄθで空間光変調器９に入射すると、空間光変調器９と回折格子７ａの波長分散特性は同じであるから、再び回折角θ＋ｄθの反射回折光（空間的に変調されている）が発生する。

このように、回折格子７ａによって逆方向に波長分散されるので、空間光変調器９の波長分散が相殺され、波長の異なる光を使用しても空間光変調器９からの射出光を同じ進行方向とすることができるのである。なお、先に空間光変調器９に入射して、その後回折格子７ａに入射する場合も、光線３１及び３３の進行方向が逆向きになるだけで、最終的に得られる光の進行方向は同じになる。

図３は、波長分散手段７として、プリズム７ｂを使用した場合の波長分散手段７と空間光変調器９との間の光路を示す概略図である。プリズム７ｂは、屈折率ｎが光の波長によって変化するため、波長分散性を有している。図３に示すような、三角柱からなるプリズム７ｂの場合、プリズムの頂角をα、プリズムの屈折率をｎ、光の入射角をφ、入射光線と射出光線との間の角度（偏角）をδとすると、プリズム７ｂの波長分散特性は、下式５のようになる。なお、図３において、入射光線の延長線を一点鎖線で、プリズム７ｂの入射面における垂線を二点差線で示す。

そして、プリズム６０の波長分散特性が空間光変調器９の波長分散特性と同じになるためには、下式６を満たせばよいのである。

図３に示すように、第一の波長の光３１（図３においては実線で示す）及び第二の波長の光３３（図３においては点線で示す）がプリズム７ｂに入射すると、波長に応じて異なる偏角で射出される。すなわち、光３１は、偏角δで射出し、光３３は波長分散特性によって決定される波長の違いに応じた角度の差ｄδだけ異なる偏角δ＋ｄδで射出する。

その後、光３１は、空間光変調器９に入射角δで入射し、光３３は空間光変調器９に入射角δ＋ｄδで入射する。空間光変調器９は、プリズム７ｂと同じ波長分散特性であるから、光３１は回折角θで反射し、光３３は回折角θ＋ｄδで反射するため、光３１と光３３は同じ進行方向となる。

このように、プリズム７ｂによって逆方向に波長分散されるので、空間光変調器９の波長分散は相殺されるのである。なお、先に空間光変調器９に入射して、その後プリズム７ｂに入射する場合も、光線３１及び３３の進行方向が逆向きになるだけで、最終的に得られる光の進行方向は同じになる。

図４は、波長分散手段７として、自動制御システムを使用して、光源３からの光を空間光変調器９に向けて反射する反射ミラー７ｃの角度を変化させた場合の波長分散手段７と空間光変調器９との間の光路を示す概略図である。図４において、自動制御システムは、光源３から射出された光の波長を検出する波長センサー（図示せず）と駆動手段（図示せず）を有しており、光源３から射出された光の波長に応じて、反射ミラー７ｃの反射光が空間光変調器９の波長分散特性と同じ波長分散特性を有するように反射ミラー７ｃを移動させる。従って、反射ミラー７ｃは、波長により反射角を変えて射出光の方向を変化するため、機械的な波長分散特性を有する。

入射光の波長の変化ｄλに対して反射ミラー７ｃの角度をｄθ/２だけ変化させると、反射光或いは空間光変調器９への入射光の角度変化はｄθになる。この場合、波長変化ｄλと角度変化ｄθが空間光変調器９の波長分散特性と同じになるためには、式４を満たせばよいのである。

図４に示すように、第一の波長の光３１の場合、自動制御システムは、自動制御システムの波長センサーによって第一の波長を検出し、空間光変調器９の波長分散特性と照合して第一の波長における回折角θを算出し、駆動手段によって反射ミラー７ｃの位置を反射光が空間光変調器９に対して入射角θで入射するように図４の実線の位置に制御する。このため、第一の波長の光３１は、反射ミラー７ｃによって反射され、空間光変調器９に入射角θで入射し、回折角θの回折光を発生させる。

第二の波長の光３３の場合、自動制御システムは、自動制御システムの波長センサーによって第二の波長を検出し、空間光変調器９の波長分散特性と照合して第二の波長における回折角θ＋ｄθを算出し、駆動手段によって反射ミラー７ｃの位置を反射光が空間光変調器９に対して入射角θ＋ｄθで入射するようにｄθ／２だけ回転させる（図４の点線の位置）。このため、第二の波長の光３３は、反射ミラー７ｃによって反射され、空間光変調器９に入射角θ＋ｄθで入射し、回折角θ＋ｄθの回折光を発生させる。

このように、自動制御システムによって逆方向に波長分散されるので、空間光変調器９の波長分散が相殺され、波長の異なる光を使用しても空間光変調器９からの射出光を同じ進行方向とすることができるのである。

図５は、波長分散手段７として、自動制御システムを使用して、空間光変調器９の角度を変化させた場合の波長分散手段７と空間光変調器９との間の光路を示す概略図である。図５において、自動制御システムは、光源３から射出された光の波長を検出する波長センサー（図示せず）と駆動手段（図示せず）を有しており、光源３から射出された光の波長に応じて、空間光変調器９の波長分散特性を相殺するように空間光変調器９を移動させる。従って、空間光変調器９は、波長により角度を変えて射出光の方向を変化するため、本来持っていた光学的な波長分散特性に加えて機械的な波長分散特性を有することになる。

入射光の波長の変化ｄλに対して空間光変調器９を角度ｄθだけ変化させると、空間光変調器９への入射光の角度変化は−ｄθになる。そして、空間光変調器９の光学的な波長分散特性により射出光の回折角がｄθだけ変化するので、空間光変調器９の射出光はθ−ｄθ＋ｄθ＝θ（近似計算により）になって補正される。この場合、波長変化ｄλと角度変化ｄθが空間光変調器９の波長分散特性と同じになるためには、式４を満たせばよいのである。

図５に示すように、第一の波長の光３１の場合、自動制御システムは、自動制御システムの波長センサーによって第一の波長を検出し、空間光変調器９の波長分散特性と照合して第一の波長における回折角θを算出し、駆動手段によって入射角θで入射するように空間光変調器９の位置を図５の実線の位置に制御する。このため、第一の波長の光３１は、空間光変調器９に入射角θで入射し、回折角θの回折光を発生させる。

第二の波長の光３３の場合、自動制御システムは、自動制御システムの波長センサーによって第二の波長を検出し、空間光変調器９の波長分散特性と照合して第二の波長における回折角θ＋ｄθを算出し、駆動手段によって空間光変調器９の位置を入射角θ−ｄθで入射するようにｄθだけ回転させる（図５の点線の位置）。このため、第二の波長の光３３は、空間光変調器９に入射角θ−ｄθ（図５の一点鎖線は点線の空間光変調器７の底面に対する垂線である）で入射し、回折角θ＋ｄθの回折光を発生させるので、結局、第一の波長の光３１と同じ進行方向の射出光が発生する。

このように、自動制御システムによって逆方向に波長分散されるので、空間光変調器９の波長分散が相殺され、波長の異なる光を使用しても空間光変調器９からの射出光を同じ進行方向とすることができるのである。

空間光変調器９は、格子状に配列された多数の画素を有し、各画素ごとに、入射光の強度、位相、偏光方向等を制御して、光を空間的に変調することができるように構成されている。本発明の記録及び再生装置において、空間光変調器９は、０次以外の回折光を発生させて記録及び再生に使用する。すなわち、空間光変調器９に対する光の入射角と射出角が異なるように構成されている。空間光変調器９としては、ＤＭＤを使用することができる。

空間光変調器９は、光を空間的に変調して２次元デジタルパターン情報を光に担持させる。ホログラフィック記録は、情報光及び記録用参照光を記録媒体に照射して、情報光及び記録用参照光の干渉パターンを記録し、再生用参照光を照射して情報を再生するが、空間光変調器９は、少なくとも情報光を生成するために使用される。

図６は、空間光変調器９の表示面を示す概略図である。図６に示すように、空間光変調器９の一部を情報光を生成するための領域９ａとして使用し、他の一部を記録用参照光を生成するための領域９ｂとして使用し、空間光変調器９によって情報光及び記録用参照光を形成することもできる。この場合、記録用参照光が空間光変調器９によって空間的に変調されているため、再生時における再生用参照光も空間光変調器９の領域９ｂによって空間的に変調される。

なお、空間光変調器９によって情報光のみを生成する場合は、コリメータレンズ５を通過した平行光を分割して、一方の光を波長分散手段７及び空間光変調器９を経て情報光とし、他方の光を記録用参照光とすればよい。

偏光ビームスプリッタ１１は、光の偏光方向（例えばＰ偏光）を反射または透過し、当該偏光に垂直な直線偏光（例えばＳ偏光）を透過または反射するような半反射面を有している。記録及び再生装置１において、偏光ビームスプリッタ１１は、情報光、記録用参照光及び再生用参照光は透過し、再生光を反射する。

一対のリレーレンズ１３及び１５は、対物レンズ２１の入射瞳面に空間光変調器９で表現された２次元デジタルパターン情報を結像し、対物レンズ２１の射出瞳面に再生した再生光の２次元デジタルパターン情報を光検出器２５に結像するように配置されている。具体的には、一対のリレーレンズ１３及び１５は同じ焦点距離ｆのものを使用し、リレーレンズ１３と空間光変調器９との距離及びリレーレンズ１５と対物レンズ２１の入射瞳面（再生光にとっては射出瞳面）との距離が焦点距離ｆとなり、一対のリレーレンズ１３及び１５間の距離が焦点距離ｆの２倍となるように配置する。

場合によっては、偏光ビームスプリッタ１１と一対のリレーレンズ１３及び１５の順序が変わることもある。例えば、偏光ビームスプリッタ１１は一対のリレーレンズ１３及び１５の間に置くこともできる。この場合、偏光ビームスプリッタ１１で反射される再生光についてもリレーレンズが一対となるように、偏光ビームスプリッタ１１とリングマスク２３の間にもリレーレンズが必要になる。

ミラー１７は、情報光、記録用参照光及び再生用参照光を対物レンズ２１の方向に向けるためのものである。

なお、一対のリレーレンズ１３，１５の配置は、他の光学素子を適宜配置することで変化する。例えば、第一のリレーレンズ１３から検出手段２５までの間に拡大レンズを配置すれば、第一のリレーレンズ１３と拡大レンズの入射瞳面までの距離が焦点距離ｆとなるように配置される。

４分の１波長板１９は、互いに垂直な方向に振動する偏光の光路差を４分の１波長変化させる位相板である。この４分の１波長板１９によってＰ偏光の光は円偏光に変化され、さらに、この円偏光の光が４分の１波長板１９を通過するとＳ偏光に変化されることになる。従って、再生光は、情報光、記録用参照光及び再生用参照光の偏光方向と垂直な偏光となり、偏光ビームスプリッタ１１によって反射されるのである。

対物レンズ２１は、空間光変調器９によって変調された光を記録媒体５１に照射するものである。図１においては、記録媒体５１の図示しない反射膜に収束するように配置されている。

リングマスク２３は、再生時に、再生光と一緒に記録媒体５１で反射された再生用参照光を除去するためのものである。

光検出器２５は、再生光を受光して記録された情報を再生するものであり、格子状に配列された多数の受光素子を有している。受光素子としてＣＣＤ（Charge Coupled Device）を採用したＣＣＤアレイや、ＣＭＯＳ（Complementary Metal‐Oxide Semiconductor）を採用したＣＭＯＳセンサなどを使用することができる。

記録媒体５１は、情報光及び記録用参照光の干渉パターンを記録することができる情報記録層（図示せず）を有している。図１においては、情報記録層の下方に反射層（図示せず）を有しており、記録媒体５１に入射した光は、反射して入射した表面から反対方向に射出する。

次に、図１に示す記録及び再生装置１の記録時の動作を説明する。光源３から射出した光は、コリメータレンズ５によって平行光とされ、その平行光を波長分散手段７によって空間光変調器９に向けて反射する。空間光変調器９に表現された２次元デジタルパターン情報によって情報光及び記録用参照光が生成される。情報光及び記録用参照光は、一対のリレーレンズ１３及び１５によって、対物レンズ２１の入射瞳面に空間光変調器９で表現された２次元デジタルパターン情報を結像するように伝搬される。その途中、ミラー１７で対物レンズ２１に向けて反射され、４分の１波長板１９を通過し、対物レンズ２１によって記録媒体５１に照射され、記録媒体５１の情報記録層に情報光及び記録用参照光の干渉パターンを記録する。

なお、図１においては、空間光変調器９によって情報光及び記録用参照光を生成したが、情報光のみを生成し、記録用参照光は別途の手段によって記録媒体５１に照射する構成であってもよい。

更に、図１に示す記録及び再生装置１の再生時の動作を説明する。光源３から射出した光は、コリメータレンズ５によって平行光とされ、その平行光を波長分散手段７によって空間光変調器９に向けて反射する。空間光変調器９に表現された２次元デジタルパターン情報によって再生用参照光が生成される。再生用参照光は、偏光ビームスプリッタ１１を透過して、一対のリレーレンズ１３及び１５によって、対物レンズ２１の入射瞳面に空間光変調器９で表現された２次元デジタルパターン情報を結像するように伝搬される。その途中、ミラー１７で対物レンズ２１に向けて反射され、４分の１波長板１９を通過し、対物レンズ２１によって記録媒体５１に照射され、記録媒体５１の情報記録層に記録された干渉パターンと干渉して再生光を発生する。

再生光及び再生用参照光は、記録媒体５１の反射層によって反射され、記録媒体５１から対物レンズ２１に向かって射出する。そして、再生光及び再生用参照光は、対物レンズ２１によって、射出瞳面に再生光の２次元デジタルパターン情報が再生され、一対のリレーレンズ１３及び１５によって、光検出器２５に結像するように伝搬される。その途中、４分の１波長板１９を通過し、ミラー１７で一対のリレーレンズ１３及び１５に向けて反射され、偏光ビームスプリッタ１１で反射され、リングマスク２３によって再生用参照光が除去される。

ここで、光源３から第一の波長の光３１（図１においては実線で示す）及び第二の波長の光３３（図１においては点線で示す）が射出された場合、波長分散手段７によって、空間光変調器９の波長分散方向とは逆方向に波長分散されるため、その後、空間光変調器９によって発生する回折光は、波長分散性が相殺され、波長が違っていても同じ方向に射出される。このため、記録媒体５１に照射される照射位置は、光３１も光３３も同じ位置に照射されるのである。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、情報の記録時と再生時との光路を前記実施形態においては共通させているが、これを分離させた場合にも同様に適用することができる。

本発明の光情報記録及び再生装置の実施形態を示す概略構成図 本発明の波長分散手段の一実施形態を示す概略構成図 本発明の波長分散手段の他の一実施形態を示す概略構成図 本発明の波長分散手段の他の一実施形態を示す概略構成図 本発明の波長分散手段の他の一実施形態を示す概略構成図 空間光変調器の表示面を示す概略図 従来の光情報記録及び再生装置の概略構成図

符号の説明

１ 記録再生装置
３ 光源
７ 波長分散手段
９ 空間光変調器
２１ 対物レンズ
５１ 記録媒体

Claims (10)

1. 光源と、前記光源から射出された光を空間的に変調する空間光変調器と、前記空間光変調器によって変調された光を記録媒体に照射する対物レンズとを有するホログラフィを用いた光情報記録装置であって、
   前記変調された光は、前記空間光変調器から発生した０次以外の回折光であり、
   前記空間光変調器の波長分散特性と同じ波長分散特性を有し、前記空間光変調器の波長分散方向とは逆方向に波長分散する波長分散手段を有することを特徴とする光情報記録装置。
2. 前記波長分散手段は、前記空間光変調器の画素の周期と同じ周期を有する回折格子であることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録装置。
3. 前記波長分散手段は、前記空間光変調器と同じ波長分散特性を有するプリズムであることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録装置。
4. 前記波長分散手段は、前記光源からの光の波長に応じて光の進行方向を制御する自動制御システムであることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録装置。
5. 前記自動制御システムは、前記光源からの光の波長を検出する波長センサーと、前記空間光変調器を移動させる駆動手段を有し、前記光源からの光の波長に応じて前記空間光変調器を移動させることを特徴とする請求項４に記載の光情報記録装置。
6. 光源と、前記光源から射出された光を空間的に変調する空間光変調器と、前記空間光変調器によって変調された光を記録媒体に照射する対物レンズとを有するホログラフィを用いた光情報再生装置であって、
   前記変調された光は、前記空間光変調器から発生した０次以外の回折光であり、
   前記空間光変調器の波長分散特性と同じ波長分散特性を有し、前記空間光変調器の波長分散方向とは逆方向に波長分散する波長分散手段を有することを特徴とする光情報再生装置。
7. 前記波長分散手段は、前記空間光変調器の画素の周期と同じ周期を有する回折格子であることを特徴とする請求項６に記載の光情報再生装置。
8. 前記波長分散手段は、前記空間光変調器と同じ波長分散特性を有するプリズムであることを特徴とする請求項６に記載の光情報再生装置。
9. 前記波長分散手段は、前記光源からの光の波長に応じて光の進行方向を制御する自動制御システムであることを特徴とする請求項６に記載の光情報再生装置。
10. 前記自動制御システムは、前記光源からの光の波長を検出する波長センサーと、前記空間光変調器を移動させる駆動手段を有し、前記光源からの光の波長に応じて前記空間光変調器を移動させることを特徴とする請求項９に記載の光情報再生装置。