JP2007225711A - ホログラム記録方法、ホログラム記録装置、ホログラム再生方法、及び光記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】信号光と参照光とを同軸で照射してホログラムを記録することができ、体積ホログラムでの高密度記録を可能とするホログラム記録方法、ホログラム記録装置、ホログラム再生方法、及び光記録媒体を提供する。また、不要露光が極めて少なく、Ｓ/Ｎ良く再生像が得られるホログラム記録方法、ホログラム記録装置、ホログラム再生方法、及び光記録媒体を提供する。
【解決手段】パターン表示により入射したコヒーレント光を空間的に変調する空間光変調器の変調領域を複数に分割して、信号光を生成する信号光領域と参照光を生成する参照光領域とを前記コヒーレント光の光軸に対し対称に配置し、入射したコヒーレント光を前記空間光変調器により変調して信号光と参照光とを生成し、相互に対称に配置された信号光領域と参照光領域から生成した信号光と参照光とを同時に且つ同軸で光記録媒体に照射して、前記光記録媒体に前記信号光をホログラムとして記録する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホログラム記録方法、ホログラム記録装置、ホログラム再生方法、及び光記録媒体に係り、特に、反射型の光記録媒体に信号光と参照光とを同軸で照射してホログラムを記録するホログラム記録方法及び装置と、同方法で記録したホログラムを再生するホログラム再生方法と、同方法でホログラムを記録するのに使用される光記録媒体とに関する。

信号光と参照光とを記録媒体の同一面側から同軸で照射し、透過型ホログラムを作製する方法が提案されている（特許文献１）。この方法では、空間光変調器の空間的に異なる位置から生成された信号光と参照光とをレンズによりフーリエ変換している。フーリエ変換された信号光と参照光は、フーリエ変換面付近で重なるため、この位置に記録媒体を置くことで、ホログラムを記録することができる。また、この方法では、信号光と参照光とを同軸で照射するので、光学系が簡単になり、記録装置のコンパクト化を図ることができる。
特許３４５２１１３号公報

しかしながら、透過型ホログラムの同軸記録では、信号光と参照光との空間的な重なりが小さい、という問題がある。特に、記録材料の膜厚が大きくなると、フーリエ変換面から光軸方向に離れていくに従って信号光と参照光とが重なる領域は小さくなり、記録材料の光軸方向（厚さ方向）全体にホログラムを記録できなくなる、という問題がある。

また、記録層と反射層とを備えた反射型の光記録媒体では、信号光及び参照光は、記録層を通過して反射層に到達し、反射層で反射される。反射された信号光及び参照光は、記録層を逆方向に再度通過する。このため、参照光同士、信号光同士の干渉による不要露光が存在する。また、参照光と信号光の干渉縞も同一方向で２種類、逆進方向で同様に２種類記録され、この４種類の干渉縞からの回折光も同一方向に再生されるとは限らない。このように複数の干渉縞が記録されると、再生時に信号光の再生像が伝播する方向に他の回折光が混ざりＳ/Ｎが劣化する、という問題がある。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、本発明の目的は、信号光と参照光とを同軸で照射してホログラムを記録することができ、体積ホログラムでの高密度記録を可能とするホログラム記録方法、ホログラム記録装置、ホログラム再生方法、及び光記録媒体を提供することにある。また、本発明の他の目的は、不要露光が極めて少なく、Ｓ/Ｎ良く再生像が得られるホログラム記録方法、ホログラム記録装置、ホログラム再生方法、及び光記録媒体を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明のホログラム記録方法は、パターン表示により入射したコヒーレント光を空間的に変調する空間光変調器の変調領域を複数に分割して、信号光を生成する信号光領域と参照光を生成する参照光領域とを前記コヒーレント光の光軸に対し対称に配置し、入射したコヒーレント光を前記空間光変調器により変調して信号光と参照光とを生成し、相互に対称に配置された信号光領域と参照光領域から生成した信号光と参照光とを同時に且つ同軸で光記録媒体に照射して、前記光記録媒体に前記信号光をホログラムとして記録することを特徴としている。空間光変調器は、透過型変調器でもよく、反射型変調器でもよい。また、空間光変調器は、入射したコヒーレント光を強度変調するものでもよく、位相変調するものでもよい。

本発明のホログラム記録方法では、信号光と参照光とが同時に且つ同軸で光記録媒体に照射されるが、空間光変調器の変調領域を複数に分割し、信号光を生成する信号光領域と参照光を生成する参照光領域とをコヒーレント光の光軸に対し対称に配置しているので、
相互に対称に配置された信号光領域と参照光領域から生成した信号光と参照光とは、空間的に分割され、同一進行方向ではビームウェスト以外では重ならず、不要露光が極めて少なくなる。これに対し、入射する信号光と反射された参照光とは（または、入射する参照光と反射された信号光とは）逆進方向において完全に重なるので、光記録媒体の光軸方向（厚さ方向）全体にホログラムを記録することができ、光記録媒体の厚みを有効活用して体積ホログラムでの高密度記録が可能となる。

また、書き込まれる干渉縞は、入射する信号光と反射された参照光による干渉縞と、入射する参照光と反射された信号光による干渉縞の２種類だけで、その２種類の干渉縞からは完全に同一方向に回折光が再生するので、Ｓ/Ｎ良く再生像を得ることができる。

以上説明したように本発明によれば、信号光と参照光とを同軸で照射してホログラムを記録することができ、体積ホログラムでの高密度記録が可能となる、という効果がある。
また、不要露光が極めて少なくなり、Ｓ/Ｎ良く再生像を得ることができる、という効果がある。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。

（ホログラムの記録再生原理）
図１は、本発明のホログラム記録原理を説明する図である。
図１に示すように、ホログラムの記録時、空間光変調器（図示せず）には、通過するコヒーレント光を空間的に変調する変調領域となる略正六角形の記録光パターン１０が表示される。記録光パターン１０は、信号光を生成する３個の信号光領域１２₁、１２₂、１２₃と、参照光を生成する３個の参照光領域１４_A、１４_B、１４_Cとの、合計６個の領域に分割されている。これら６個の領域は、いずれも同じ形状（図１では略正三角形）を有し、コヒーレント光の光軸２４を通る中心点２６に対して対称に配置された信号光領域１２₁と参照光領域１４_A、信号光領域１２₂と参照光領域１４_B、信号光領域１２₃と参照光領域１４_Cの３組の領域から構成されている。

なお、各信号光領域を区別する必要がない場合は、３個の信号光領域１２₁、１２₂、１２₃を信号光領域１２と総称し、各参照光領域を区別する必要がない場合は、３個の参照光領域１４_A、１４_B、１４_Cを参照光領域１４と総称する。

信号光領域１２₁から生成された信号光と参照光領域１４_Aから生成された参照光とを、同じレンズ１６で集光して、光記録媒体２２に照射する場合について説明する。光記録媒体２２は、光強度分布に応じた屈折率変化によりホログラムを記録可能な記録層１８と、記録層１８を透過した信号光及び参照光を反射する反射層２０とを備えた反射型の光記録媒体である。レンズ１６は、信号光及び参照光のビームウエストが反射層２０の表面に位置するように配置されている。

信号光領域１２₁から生成された信号光は、レンズ１６で集光され光記録媒体２２に入射するが、記録層１８を透過した入射信号光１は反射層２０で反射され、反射信号光３となる。一方、参照光領域１４_Aから生成された参照光は、レンズ１６で集光され光記録媒体２２に入射するが、記録層１８を透過した入射参照光２は反射層２０で反射され、反射参照光４となる。入射信号光１と反射参照光４とが対向方向で干渉し、その干渉縞が第１のホログラムとして記録されると共に、反射信号光３と入射参照光２とが対向方向で干渉し、その干渉縞が第２のホログラムとして記録される。

入射信号光１と入射参照光２とは空間的に分割されているため、同一進行方向ではビームウエスト以外では重ならず、記録層１８内で干渉を生じないため不要露光が極めて少なくなる。これに対し、入射信号光１と反射参照光４、反射信号光３と入射参照光２は、逆進方向において完全に重なるので、記録層１８の光軸方向（厚さ方向）全体にホログラムを記録することができ、媒体の厚みを有効活用して体積ホログラムでの高密度記録が可能となる。

また、信号光領域１２２から生成された信号光と参照光領域１４_Bから生成された参照光との組合せや、信号光領域１２３から生成された信号光と参照光領域１４_Cから生成された参照光との組合せにおいても、信号光と参照光とが対向方向で干渉し、２種類の干渉縞がホログラムとして記録される。

図２は、本発明のホログラム再生原理を説明する図である。
上記では、相互に対称に配置された信号光領域１２₁と参照光領域１４_Aから生成した信号光と参照光とを同時に且つ同軸で反射型の光記録媒体２２に照射することによりホログラムを記録する例について説明したが、次は、上述した方法で記録されたホログラムを再生する方法について説明する。

図２に示すように、ホログラムの再生時、空間光変調器（図示せず）には、通過するコヒーレント光を空間的に変調する変調領域となる略正六角形の読出し光パターン３０が表示される。読出し光パターン３０は、３個の遮光領域３２₁、３２₂、３２₃と、参照光を生成する３個の参照光領域３４_A、３４_B、３４_Cとの、合計６個の領域に分割されている。これら６個の領域は、いずれも同じ形状（図２では略正三角形）を有し、コヒーレント光の光軸２４を通る中心点２６に対して対称に配置された遮光領域３２₁と参照光領域３４_A、遮光領域３２₂と参照光領域３４_B、遮光領域３２₃と参照光領域３４_Cの３組の領域から構成されている。

読出し光パターン３０に設けられる３個の遮光領域３２₁、３２₂、３２₃の各々は、記録光パターン１０の信号光領域１２₁、１２₂、１２₃と同じ形状であり、記録光パターン１０の対応する信号光領域１２₁、１２₂、１２₃と同じ位置に配置されている。また、読出し光パターン３０に設けられる３個の参照光領域３４_A、３４_B、３４_Cの各々は、記録光パターン１０の参照光領域１４_A、１４_B、１４_Cと同じ形状であり、記録光パターン１０の対応する参照光領域１４_A、１４_B、１４_Cと同じ位置に配置されている。

参照光領域３４Ａから生成された参照光をレンズ１６で集光して、光記録媒体２２に読出し光として照射する場合について説明する。参照光領域３４_Aから生成された参照光は、レンズ１６で集光されて光記録媒体２２に入射し、記録されたホログラムにより回折される。回折光５は入射参照光２と逆方向に伝搬して、光記録媒体２２から射出される。これにより、信号光領域１２₁から生成した信号光が再生される。

同様に、参照光領域３４_Bから生成された参照光を光記録媒体２２に照射することで、信号光領域１２₂から生成した信号光が再生される。また、参照光領域３４_Cから生成された参照光を光記録媒体２２に照射することで、信号光領域１２₃から生成した信号光が再生される。一方、記録層１８を透過した入射参照光２は反射層２０で反射され、反射参照光４となる。これら回折光５及び反射参照光４が光検出器（図示せず）に結像されて、再生像４０が観察される。

再生像４０では、読出し光パターン３０の参照光領域３４_Aの位置に信号光領域１２₁のパターン４２₁が再生される。また、再生像４０では、読出し光パターン３０の遮光領域３２₁の位置には、反射参照光４による参照光領域３４_Aのパターン４４_Aが結像される。同様に、参照光領域３４_Bの位置に信号光領域１２₂のパターン４２₂が再生され、参照光領域３４_Cの位置に信号光領域１２₃のパターン４２₃が再生される。また、遮光領域３２₂の位置に参照光領域３４_Bのパターン４４_Bが結像され、遮光領域３２₃の位置に参照光領域３４_Cのパターン４４_Cが結像される。

図３は、位相共役によるホログラム再生方法を説明する図である。
図３に示すように、ホログラムの再生時、空間光変調器（図示せず）には、通過するコヒーレント光を空間的に変調する変調領域となる略正六角形の読出し光パターン５０が表示される。読出し光パターン５０は、３個の遮光領域５２₁、５２₂、５２₃と、参照光を生成する３個の参照光領域５４_A、５４_B、５４_Cとの、合計６個の領域に分割されている。これら６個の領域は、いずれも同じ形状（図３では略正三角形）を有し、コヒーレント光の光軸２４を通る中心点２６に対して対称に配置された遮光領域５２₁と参照光領域５４_A、遮光領域５２₂と参照光領域５４_B、遮光領域５２₃と参照光領域５４_Cの、３組の領域から構成されている。

読出し光パターン５０に設けられる３個の遮光領域５２₁、５２₂、５２₃の各々は、記録光パターン１０の参照光領域１４_A、１４_B、１４_Cと同じ形状であり、記録光パターン１０の対応する参照光領域１４_A、１４_B、１４_Cと同じ位置に配置されている。また、読出し光パターン５０に設けられる３個の参照光領域５４_A、５４_B、５４_Cの各々は、記録光パターン１０の信号光領域１２₁、１２₂、１２₃と同じ形状であり、記録光パターン１０の対応する信号光領域１２₁、１２₂、１２₃と同じ位置に配置されている。

参照光領域５４_Aから生成された参照光をレンズ１６で集光して、光記録媒体２２に読出し光として照射する場合について説明する。参照光領域５４_Aから生成された参照光６は、レンズ１６で集光されて光記録媒体２２に入射し、記録されたホログラムにより回折される。回折光８は入射参照光６と逆方向に伝搬して、光記録媒体２２から射出される。これにより、信号光領域１２₁から生成した信号光が再生される。

同様に、参照光領域５４_Bから生成された参照光を光記録媒体２２に照射することで、信号光領域１２₂から生成した信号光が再生される。また、参照光領域５４_Cから生成された参照光を光記録媒体２２に照射することで、信号光領域１２₃から生成した信号光が再生される。一方、記録層１８を透過した入射参照光６は反射層２０で反射され、反射参照光７となる。これら回折光８及び反射参照光７が光検出器（図示せず）に結像されて、再生像６０が観察される。

再生像６０では、読出し光パターン５０の参照光領域５４_Aの位置に信号光領域１２₁のパターン６２₁が再生される。また、再生像４０では、読出し光パターン３０の遮光領域５２₁の位置には、反射参照光７による参照光領域５４_Aのパターン６４_Aが結像される。同様に、参照光領域５４_Bの位置に信号光領域１２₂のパターン６２₂が再生され、参照光領域５４_Cの位置に信号光領域１２₃のパターン６２₃が再生される。また、遮光領域５２₂の位置に参照光領域５４_Bのパターン６４_Bが結像され、遮光領域５２₃の位置に参照光領域５４_Cのパターン６４_Cが結像される。

以上の通り、相互に対称に配置された信号光領域１２と参照光領域１４から生成した信号光と参照光とを同時に且つ同軸で反射型の光記録媒体２２に照射することにより記録したホログラムは、２通りの方法により再生することができる。

（記録光パターンの変形例）
上記では、略正六角形の記録光パターンを６個の領域に分割して、各領域を信号光領域及び参照光領域に割り当てる例について説明したが、信号光領域と参照光領域とをコヒーレント光の光軸に対し対称に配置できればよく、変調領域である記録光パターンの形状、分割数、及び信号光領域と参照光領域の配置は、上記の例には限定されない。図４は記録光パターンの変形例を示す図である。例えば、図４（Ａ）に示すように、略正方形の記録光パターンを中心点２６に対し２分割して、一方を信号光領域１２、他方を参照光領域１４とすることができる。また、図４（Ｂ）に示すように、略正方形の記録光パターンを中心点２６に対し４分割して、２個を信号光領域１２、残りの２個を参照光領域１４とすることができる。

或いは、図４（Ｃ）に示すように、略正方形の記録光パターンを中心点２６に対し８分割して、４個を信号光領域１２、残りの４個を参照光領域１４とすることができる。また、記録光パターンは正方形等の矩形には限られない。六角形、八角形等の多角形の外、扇形や円形でもよい。図４（Ｄ）に示すように、略真円形状の記録光パターンを中心点２６に対し１０分割して、５個を信号光領域１２、残りの５個を参照光領域１４とすることができる。

上述した通り、分割数は必然的に偶数となる。しかしながら、４分割、８分割等、４で割り切れる個数に分割した場合には、参照光領域同士が隣り合うことになり、４分割は２分割と同じ、８分割は６分割と同じというように、結果的に分割数より少ない個数に分割したものと等価となる。従って、例えば、２、６、１０、１４、・・・・・・、１０２等、４で割り切れない偶数個、すなわち４ｎ＋２（ｎは０または自然数）個に分割することが好ましい。

また、図５に示すように、信号光領域１２と参照光領域１４とを中心点２６（光軸２４）から離間させて配置することもできる。中心点２６に対して互いに対称に配置された信号光領域１２と参照光領域１４とが近接していると、同一進行方向で信号光と参照光とが干渉し、不要露光が発生する。互いに対称に配置された信号光領域１２と参照光領域１４とを、光軸２４から離間させて配置することで、このような不要露光を防止することができる。

また、分割数は６以上、すなわち４ｎ＋２（ｎは自然数）が好ましい。図６及び図７を参照して理由を説明する。２分割の場合には、図６に示すように、中心点２６に対して互いに対称に配置された信号光領域１２と参照光領域１４とが接線で近接してしまい、入射角が近いのでノイズになりやすい。この問題を避けるために、図７に示すように、信号光領域１２と参照光領域１４とを離間させて配置すると、空間光変調器の変調領域（空間領域）が無駄になる。これに対し、６分割以上の場合には、図６に示すように、中心点２６に対して互いに対称に配置された信号光領域１２と参照光領域１４とは離間されており、中心点２６でしか接することがないので、ノイズが発生しにくく、空間領域を有効に活用することができる。

（光記録媒体の好適な層構成）
図１を参照して説明した通り、本発明では、入射信号光１と入射参照光２とは空間的に分割されているため、同一進行方向ではビームウエスト以外では重ならず、記録層１８内で干渉を生じないため不要露光が極めて少なくなる。しかしながら、図６に示すように、ビームウエスト１００では、入射信号光１、入射参照光２、反射信号光３、及び反射参照光４の全てのビームが重なってしまい、その際に書き込まれる不要格子がノイズ源になる可能性がある。

この問題を解決するために、図７に示すように、光記録媒体２２の記録層１８と反射層２０との間に、信号光及び参照光からなる記録光に不活性な材料で構成されたバッファ層１０２を設けることが好ましい。バッファ層１０２を設けることで、ビームウエストが記録層１８内に位置しないように、記録層１８と反射層２０と離間させることができる。これにより、記録層１８への不要格子の書き込みを防止することができる。

（第１の実施の形態）
図８は、本発明の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の概略構成図である。図示した通り、この記録再生装置では信号光と参照光とを同軸で光記録媒体に照射することができる。

このホログラム記録再生装置には、コヒーレント光であるレーザ光を発振する光源７０が設けられている。光源７０のレーザ光照射側には、レンズ７２、７４からなるビームエキスパンダ７５が配置されている。ビームエキスパンダ７５の光透過側には、透過型の空間光変調器７６が配置されている。

空間光変調器７６は、パターン発生器９４を介してパーソナルコンピュータ９２に接続されている。パターン発生器９４は、パーソナルコンピュータ９２から供給されたデジタルデータに応じて空間光変調器７６に表示するパターンを生成し、空間光変調器７６は、表示パターンに応じて入射したレーザ光を変調し、ページ毎のデジタル画像（信号光）と参照光とを生成する。

空間光変調器７６の光透過側には、半分の光強度を透過し、残りの半分を反射するビームスプリッタ７８が配置されている。空間光変調器７６で生成された信号光と参照光とは、ビームスプリッタ７８の方向に射出され、半分の光強度がビームスプリッタ７８を透過する。

ビームスプリッタ７８の信号光透過側には、フーリエ変換レンズ８２が配置されている。フーリエ変換レンズ８２は、反射層８４及び記録層８６を備えた反射型の光記録媒体８８に、信号光と参照光とを記録層８６側から照射する。

ビームスプリッタ７８の回折光反射側には、ＣＣＤやＣＭＯＳアレイ等の撮像素子で構成され、受光した再生光（回折光）を電気信号に変換して出力する光検出器９０が配置されている。光検出器９０は、パーソナルコンピュータ９２に接続されている。ホログラム再生時、光記録媒体８８に参照光が照射されると、照射された参照光の一部は、ホログラムによって逆進方向に回折され、また記録層８６を透過し、光記録媒体８８の反射層８４により反射された参照光の一部は、ホログラムにより回折され、再度、反射層８４により反射され、両回折光はフーリエ変換レンズ８２の方向に再生される。再生された回折光は、ビームスプリッタ７８に入射し、半分の光強度の回折光が光検出器９０の方向に反射される。

次に、パーソナルコンピュータ９２によって実行される記録再生処理の処理ルーチンについて説明する。図９は記録再生処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。まず、ユーザは入力装置（図示せず）を操作して、記録処理か再生処理かを選択する。デジタルデータをホログラムとして記録する場合には、記録するデジタルデータを予めパーソナルコンピュータに入力しておく。

ステップ１００で、記録処理が選択されたか、再生処理が選択されたかを判断し、記録処理が選択された場合には、ステップ１０２で、光源７０からレーザ光を照射すると共にパーソナルコンピュータ９２からデジタルデータを所定のタイミングで出力し、ホログラムの記録処理を実行して、ルーチンを終了する。

ここで、ホログラムの記録処理について説明する。
光源７０から発振されたレーザ光は、ビームエキスパンダ７５により大径のビームにコリメートされて、空間光変調器７６に入射する。パーソナルコンピュータ９２からデジタルデータが入力されると、パターン発生器９４において、供給されたデジタルデータに応じて信号光パターンが生成され、参照光パターンと合成されて、空間光変調器７６に表示されるパターンが生成される。空間光変調器７６では、表示されたパターンに応じてレーザ光が強度変調され、信号光と参照光とが生成される。

本実施の形態では、図１に示すように、空間光変調器７６に、３個の信号光領域１２₁、１２₂、１２₃と３個の参照光領域１４_A、１４_B、１４_Cの、合計６個の領域に分割された略正六角形の記録光パターン１０を表示する。空間光変調器７６に入射したレーザ光は、表示パターンに応じて変調され、Ｐ偏光の信号光及び参照光が生成される。

空間光変調器７６で変調された信号光及び参照光は、ビームスプリッタ７８に照射され、半分の光強度がビームスプリッタ７８を透過する。その後、レンズ８２によりフーリエ変換されて、光記録媒体８８に同時に且つ同軸で照射される。これにより、光記録媒体８８に入射する信号光と反射層８４で反射された参照光とが、或いは反射層８４で反射された信号光と入射する参照光とが、記録層８６全域に渡ってビームウエストで重なり、互いに干渉して、干渉パターンが反射型ホログラムとして記録される。

上述した通り、空間光変調器７６の表示パターンにおいて、信号光領域１２と参照光領域１４とを互いに対称に配置することで、光記録媒体８８に入射する信号光と参照光とは空間的に分割され、同一進行方向ではビームウエスト以外では重ならず干渉を生じないため、不要露光が極めて少なくなる。

図９のステップ１００で、再生処理が選択された場合には、ステップ１０４で、光源７０からレーザ光を照射し、ホログラムの再生処理を開始する。

ここで、ホログラムの再生処理について説明する。
図２に示すように、空間光変調器７６に、３個の遮光領域３２₁、３２₂、３２₃と３個の参照光領域３４_A、３４_B、３４_Cの、合計６個の領域に分割された略正六角形の読出し光パターン３０を表示する。空間光変調器７６に入射したレーザ光は、表示パターンに応じて変調され、参照光が生成される。これにより、生成された参照光が、ビームスプリッタ７８を透過した後、レンズ８２によりフーリエ変換されて、光記録媒体８８のホログラムが記録された領域に参照光だけが照射される。

位相共役による再生においても、図３に示すように、空間光変調器７６に、３個の遮光領域５２₁、５２₂、５２₃と３個の参照光領域５４_A、５４_B、５４_Cの、合計６個の領域に分割された略正六角形の読出し光パターン３０を表示する。空間光変調器７６に入射したレーザ光は、表示パターンに応じて変調され、Ｐ偏光の参照光が生成される。これにより、生成された参照光が、ビームスプリッタ７８を透過した後、レンズ８２によりフーリエ変換されて、光記録媒体８８のホログラムが記録された領域に参照光だけが照射される。

本実施の形態では、照射された参照光はホログラムによって回折され、レンズ８２より逆フーリエ変換され、ビームスプリッタ７８に入射し、光検出器９０の方向に反射される。レンズ８２の焦点面では再生像を観察することができる。

この再生像が光検出器９０によって検出される。検出されたアナログデータは光検出器９０によってＡ／Ｄ変換され、再生画像の画像データがパーソナルコンピュータ９２に入力され、ＲＡＭ（図示せず）に保持される。この画像データから二値のデジタルデータを復号して、ルーチンを終了する。これにより、信号光に保持されたデジタルデータが復号される。

以上説明した通り、本実施の形態では、空間光変調器の表示パターンにおいて、変調領域を複数の領域に分割し、信号光領域と参照光領域とを互いに対称に配置することで、光記録媒体に入射する信号光と参照光とは空間的に分割され、同一進行方向ではビームウエスト以外では重ならず干渉を生じないため、不要露光によるノイズ回折成分が極めて少なくなる。

また、空間光変調器の表示パターンにおいて、変調領域を複数の領域に分割し、信号光領域と参照光領域とを互いに対称に配置することで、入射信号光と反射参照光とは、或いは、反射信号光と入射参照光とは、逆進方向において完全に重なり干渉を生じるので、記録層の光軸方向（厚さ方向）全体にホログラムを記録することができ、光記録媒体の厚みを有効活用して体積ホログラムでの高密度記録が可能となる。

本発明のホログラム記録原理を説明する図である。 本発明のホログラム再生原理を説明する図である。 位相共役によるホログラム再生方法を説明する図である。 （Ａ）乃至（Ｄ）は記録光パターンの変形例を示す図である。 記録光パターンの変形例を示す図である。 信号光領域と参照光領域とを近接配置した図である。 信号光領域と参照光領域とを離間配置した図である。 本発明の第１の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の概略構成図である。 記録再生処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 入射信号光
２ 入射参照光
３ 反射信号光
４ 反射参照光
５ 回折光
６ 入射参照光
７ 反射参照光
８ 回折光
１０ 記録光パターン
１２ 信号光領域
１２₁〜１２₄ 信号光領域
１４ 参照光領域
１４_A〜１４_D 参照光領域
１６ レンズ
１８ 記録層
２０ 反射層
２２ 光記録媒体
２４ 光軸
２６ 中心点
３０ 読出し光パターン
３２ 遮光領域
３４ 参照光領域
４０ 再生像
４２ パターン
４４ パターン
５０ 読出し光パターン
５２ 遮光領域
５４ 参照光領域
６０ 再生像
６２ パターン
６４ パターン
１００ ビームウエスト
１０２ バッファ層
７０ 光源
７２ レンズ
７４ レンズ
７５ ビームエキスパンダ
７６ 空間光変調器
７８ ビームスプリッタ
８２ フーリエ変換レンズ
８４ 反射層
８６ 記録層
８８ 光記録媒体
９０ 光検出器
９２ パーソナルコンピュータ
９４ パターン発生器
９８ ビームスプリッタ

Claims (14)

1. パターン表示により入射したコヒーレント光を空間的に変調する空間光変調器の変調領域を複数に分割して、信号光を生成する信号光領域と参照光を生成する参照光領域とを前記コヒーレント光の光軸に対し対称に配置し、
   入射したコヒーレント光を前記空間光変調器により変調して信号光と参照光とを生成し、
   相互に対称に配置された信号光領域と参照光領域から生成した信号光と参照光とを同時に且つ同軸で反射型の光記録媒体に照射して、
   前記光記録媒体に前記信号光をホログラムとして記録するホログラム記録方法。
2. 前記信号光領域と前記参照光領域とを略等しい形状とする請求項１に記載のホログラム記録方法。
3. 前記空間光変調器の変調領域を４で割り切れない偶数個に分割する請求項１又は２に記載のホログラム記録方法。
4. 前記空間光変調器の変調領域を４ｎ＋２（ｎは自然数）個に分割する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のホログラム記録方法。
5. 複数の参照光領域がある場合に、該複数の参照光領域の各々に異なるパターンを表示する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のホログラム記録方法。
6. 前記信号光領域と前記参照光領域とを前記光軸から離間された位置に配置する請求項１乃至５のいずれか１項に記載のホログラム記録方法。
7. 前記信号光領域と前記参照光領域とを離間して配置する請求項１乃至６のいずれか１項に記載のホログラム記録方法。
8. 相互に対称に配置された信号光領域と参照光領域とが複数組ある場合に、組毎に生成した信号光と参照光とを同時に且つ同軸で光記録媒体に照射して、前記光記録媒体に組毎の信号光をホログラムとして逐次記録する請求項１乃至７のいずれか１項に記載のホログラム記録方法。
9. コヒーレント光を照射する光源と、
   パターン表示により入射したコヒーレント光を空間的に変調して信号光と参照光とを生成する空間光変調器と、
   該空間光変調器の変調領域を複数に分割して、信号光を生成する信号光領域と参照光を生成する参照光領域とが前記コヒーレント光の光軸に対し対称に配置されるように、前記空間光変調器にパターンを表示する表示制御手段と、
   相互に対称に配置された信号光領域と参照光領域から生成した信号光と参照光とを同時に且つ同軸で反射型の光記録媒体に照射する光学系と、
   を備えたホログラム記録装置。
10. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載された方法により信号光がホログラムとして記録された光記録媒体から、記録された信号光を再生するホログラム再生方法であって、
    ホログラム記録時の参照光領域と同じ位置に参照光パターンを表示し、
    コヒーレント光を前記空間光変調器により変調して読出用の参照光を生成し、
    生成した参照光を前記光記録媒体に照射して、前記参照光領域に対し対称に配置された信号光領域から生成した信号光を再生するホログラム再生方法。
11. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載された方法により信号光がホログラムとして記録された光記録媒体から、記録された信号光を再生するホログラム再生方法であって、
    ホログラム記録時の参照光領域とは前記コヒーレント光の光軸に対し対称な位置に参照光パターンを表示し、
    コヒーレント光を前記空間光変調器により変調して読出用の参照光を生成し、
    生成した参照光を前記光記録媒体に照射して、前記参照光領域に対し対称に配置された信号光領域から生成した信号光を再生するホログラム再生方法。
12. 相互に対称に配置された信号光領域と参照光領域とが複数組ある場合に、組毎に読出用の参照光を生成し、生成した参照光を前記光記録媒体に照射して、前記光記録媒体から組毎の信号光を逐次再生する請求項１０又は１１に記載のホログラム再生方法。
13. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載された方法に用いられる光記録媒体であって、
    光強度分布に応じた屈折率変化によりホログラムを記録可能な記録層と、
    前記記録層を透過した信号光及び参照光を反射する反射層と、
    前記記録層と前記反射層との間に設けられ、入射する信号光及び参照光の各々のビームウエストが前記記録層内に位置しないように前記記録層と前記反射層と離間させるバッファ層と、
    を備えた光記録媒体。
14. 前記バッファ層は、前記信号光及び前記参照光に不活性な材料で構成される請求項１３に記載の光記録媒体。

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