JP2008046248A - Spatial light modulator, information recording device, and information reproducing apparatus - Google Patents

Spatial light modulator, information recording device, and information reproducing apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spatial light modulator without needing position adjustment of an optical element so much by having light use efficiency, and to provide an information recording device and an information reproducing apparatus thereof. <P>SOLUTION: A polarization direction of emission light of amplitude SLM2 rotates up to 90 degrees to incident light of an optical beam 13A and becomes the same polarization direction as a director 19. A half-wavelength plate 14 being a polarizing element is installed in an emission side of the amplitude SLM2. The amplitude modulated emission light 13B is obtained in response to a transmission polarization direction of the half-wavelength plate 14 by passing the half-wavelength plate 14 by the emission light of the amplitude SLM2. Emission polarization 16 of the emission light 13B is matched with incident polarization 15 of the optical beam 13A in the polarization direction. Emission light 13C of a phase SLM3 maintains the polarization direction of a direction equal to the optical beam 13A. In other words, emission polarization 17 of the emission light 13C is matched with incident polarization 15 of the optical beam 13A in the polarization direction. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、空間光変調器、情報記録装置および情報再生装置に関し、より特定的には、液晶素子を用いた空間光変調器、ホログラムによって情報を記録する情報記録装置、およびホログラムから情報を再生する情報再生装置に関する。   The present invention relates to a spatial light modulator, an information recording device, and an information reproducing device, and more specifically, a spatial light modulator using a liquid crystal element, an information recording device for recording information by a hologram, and reproducing information from the hologram. The present invention relates to an information reproducing apparatus.

高密度光記録のため、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レベルで開発され、注目を集めている。ボリュームホログラフィとは、情報を担持した物体光と情報を担持しない参照光とを記録媒体内で干渉させ、記録媒体の厚み方向も積極的に活用し、三次元的に干渉縞(ホログラム)を書き込む方式である。ボリュームホログラフィでは、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。   For high-density optical recording, volume holography, particularly digital volume holography, has been developed at a practical level and attracts attention. Volume holography is a method of writing interference fringes (holograms) three-dimensionally by causing object light carrying information and reference light not carrying information to interfere in the recording medium and actively utilizing the thickness direction of the recording medium. It is a method. Volume holography is characterized in that the diffraction efficiency can be increased by increasing the thickness and the recording capacity can be increased by using multiple recording.

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および記録方式を用いつつも、記録されるイメージ情報が2値化されたデジタルパターンに限定された、コンピュータ指向のホログラフィック記録方式である。デジタルボリュームホログラフィでは、たとえば絵のようなアナログ的な画像情報も、一旦デジタイズして二次元デジタルパターン情報(二次元ページデータ)に展開し、これをイメージ情報として記録する。再生時には、この二次元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、二次元デジタルパターン情報を元の情報に戻して表示する。   Digital volume holography is a computer-oriented holographic recording method that uses a recording medium and a recording method similar to those used for volume holography, but in which the recorded image information is limited to a binary digital pattern. In digital volume holography, for example, analog image information such as a picture is once digitized and developed into two-dimensional digital pattern information (two-dimensional page data), which is recorded as image information. At the time of reproduction, the two-dimensional digital pattern information is read out and decoded so that the two-dimensional digital pattern information is restored to the original information and displayed.

デジタルボリュームホログラフィでは、再生時にSN比(信号対雑音比)が多少悪い場合でも、微分検出を行なったり、二値化データをコード化してエラー訂正を行なったりすることで、極めて忠実に元の情報を再現することが可能になる。このようなホログラムを用いた情報記録方式において大容量記録を実現するためには、所定の記録領域に対して多数のホログラムを記録する必要がある。そのためには、記録される各ホログラムのピッチを狭める必要がある。記録される各ホログラムのピッチを狭める手法として、参照光に位相変調を与える手法(たとえば、特許文献1参照)がある。   In digital volume holography, even if the signal-to-noise ratio (signal-to-noise ratio) is somewhat poor at the time of reproduction, the original information can be faithfully reproduced by differential detection or error correction by encoding binary data. Can be reproduced. In order to realize large-capacity recording in such an information recording system using holograms, it is necessary to record a large number of holograms in a predetermined recording area. For that purpose, it is necessary to narrow the pitch of each hologram to be recorded. As a method of narrowing the pitch of each hologram to be recorded, there is a method of applying phase modulation to reference light (for example, see Patent Document 1).

図8は、従来の空間光変調器100の概略的な構成を示した断面図である。図8を参照して、空間光変調器(以下、SLM(Spatial Light Modulator)とも称する)100は、画素103Aを有する振幅変調用空間光変調素子(以下、振幅SLMとも称する)101と、画素103Bを有する位相変調用空間光変調素子(以下、位相SLMとも称す)102とを含む。振幅SLM101と位相SLM102とは、ほぼ一体に形成されており、画素103A,103Bが対応するように直列に空間接続されている。   FIG. 8 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional spatial light modulator 100. Referring to FIG. 8, a spatial light modulator (hereinafter also referred to as SLM (Spatial Light Modulator)) 100 includes an amplitude modulation spatial light modulator (hereinafter also referred to as amplitude SLM) 101 having pixel 103A, and pixel 103B. And a spatial light modulation element for phase modulation (hereinafter also referred to as a phase SLM) 102. The amplitude SLM 101 and the phase SLM 102 are formed almost integrally and are spatially connected in series so that the pixels 103A and 103B correspond to each other.

空間光変調器100は、物体光に振幅変調を与え、参照光に位相変調を与える。空間光変調器100では、使用される光源のコヒーレンス長にもよるが、位相を乱さずに振幅と位相との変調点をほぼ一体に重ねるために、コヒーレンス長よりも短い光学長で画素103A,103Bを重ねている。   The spatial light modulator 100 applies amplitude modulation to the object light and applies phase modulation to the reference light. In the spatial light modulator 100, although depending on the coherence length of the light source to be used, the pixels 103A, 103a, and 103b have an optical length shorter than the coherence length in order to superimpose the modulation points of the amplitude and the phase without disturbing the phase. 103B is superimposed.

図9は、従来の空間光変調器200の概略的な構成を示した断面図である。図9を参照して、空間光変調器200は、液晶層203Aを有する振幅SLM201と、液晶層203Bを有する位相SLM202と、偏光板204A,204Bと、基板205A,205Bと、液晶層206とを含む。空間光変調器200は、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)をアクティブ素子として液晶層203A,203Bの各画素に配置したTFT液晶SLMである。   FIG. 9 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional spatial light modulator 200. Referring to FIG. 9, the spatial light modulator 200 includes an amplitude SLM 201 having a liquid crystal layer 203A, a phase SLM 202 having a liquid crystal layer 203B, polarizing plates 204A and 204B, substrates 205A and 205B, and a liquid crystal layer 206. Including. The spatial light modulator 200 is a TFT liquid crystal SLM in which a thin film transistor (TFT) is used as an active element and arranged in each pixel of the liquid crystal layers 203A and 203B.

振幅SLM201は、光源光208の振幅を変調し、出力側に偏光板204Aが配置されている。なお、光源光208は、直線偏波のレーザー光であり、振幅SLM201に設定された方位に偏光した直線偏光として振幅SLM201に入射する。空間光変調器200の入射側または出射側にさらなる偏光素子を設置してもよい。   The amplitude SLM 201 modulates the amplitude of the light source light 208, and a polarizing plate 204A is disposed on the output side. The light source light 208 is linearly polarized laser light and is incident on the amplitude SLM 201 as linearly polarized light polarized in the direction set in the amplitude SLM 201. A further polarizing element may be provided on the incident side or the emission side of the spatial light modulator 200.

位相SLM202は、順に、偏光板204A、基板205A、液晶層206、基板205Bおよび偏光板204Bを挟んで、振幅SLM201と近接して配置されている。偏光板204A,204Bには、薄い偏光板が用いられている。また、基板205A,205Bには、薄いガラス基板が用いられている。   The phase SLM 202 is disposed in close proximity to the amplitude SLM 201 with the polarizing plate 204A, the substrate 205A, the liquid crystal layer 206, the substrate 205B, and the polarizing plate 204B interposed therebetween. Thin polarizing plates are used for the polarizing plates 204A and 204B. Further, thin glass substrates are used for the substrates 205A and 205B.

上記のように薄い偏光板およびガラス基板を用いることにより、振幅SLM201と位相SLM202との間の光学長を光源光208のコヒーレンス長よりも短くすることができるとともに、振幅と位相との変調点の光路差を極めて短くすることができる。振幅SLM201の液晶層203Aは、位相SLM202の液晶層203Bに各画素が対応している。最も簡単な場合、液晶層203A,203Bは、互いに等間隔、等形状で対応するように配置され、各画素には振幅および位相の変調情報が与えられる。   By using a thin polarizing plate and a glass substrate as described above, the optical length between the amplitude SLM 201 and the phase SLM 202 can be made shorter than the coherence length of the light source light 208, and the modulation point of the amplitude and phase can be reduced. The optical path difference can be extremely shortened. In the liquid crystal layer 203 </ b> A having the amplitude SLM 201, each pixel corresponds to the liquid crystal layer 203 </ b> B of the phase SLM 202. In the simplest case, the liquid crystal layers 203A and 203B are arranged so as to correspond to each other at equal intervals and in the same shape, and amplitude and phase modulation information is given to each pixel.

振幅SLM201の液晶層203Aと位相SLM202の液晶層203Bとでは、使われるモードが異なっている。液晶層203Aには、液晶表示装置に用いられるねじれネマチック(Twisted Nematic:TN)モードが用いられる。ここでは、位相差(リタデーション)Δndを大きく設定して振幅変調に加わる位相変化を少なくしている。液晶層203Bには、電界制御複屈折(Electrically Controlled Birefringence:ECB)モードが用いられる。ここでは、液晶層203Bの配向を平行に行ない、さらに位相差Δndを調整することによって、2π以上の位相変調が可能になっている。   The liquid crystal layer 203A having the amplitude SLM 201 and the liquid crystal layer 203B having the phase SLM 202 use different modes. For the liquid crystal layer 203A, a twisted nematic (TN) mode used in a liquid crystal display device is used. Here, the phase difference (retardation) Δnd is set large to reduce the phase change applied to the amplitude modulation. The liquid crystal layer 203B uses an electrically controlled birefringence (ECB) mode. Here, the phase modulation of 2π or more is possible by aligning the liquid crystal layer 203B in parallel and adjusting the phase difference Δnd.

図10は、従来の光学変調構造300の入射側および出射側の偏光方向(電界振動面)について説明するための図である。図10は、電界がかからない状態での偏光方向である液晶分子方向(以下、ダイレクタとも称する)を示している。図10を参照して、光学変調構造300は、液晶層308,309を含む。液晶層308は、図9の振幅SLM201の液晶層203Aに対応する。液晶層309は、図9の位相SLM202の液晶層203Bに対応する。   FIG. 10 is a diagram for explaining the polarization directions (electric field vibration planes) on the incident side and the emission side of the conventional optical modulation structure 300. FIG. 10 shows a liquid crystal molecule direction (hereinafter also referred to as a director) which is a polarization direction in a state where no electric field is applied. Referring to FIG. 10, the optical modulation structure 300 includes liquid crystal layers 308 and 309. The liquid crystal layer 308 corresponds to the liquid crystal layer 203A of the amplitude SLM 201 in FIG. The liquid crystal layer 309 corresponds to the liquid crystal layer 203B of the phase SLM 202 in FIG.

光ビーム311は、振幅SLM201のダイレクタ302に平行でありダイレクタ312に直交する入射偏光301で液晶層308に入射する。液晶層308はTNモードを採用しているため、液晶層308の出射光は光ビーム311の入射光に対し90度回転した偏光303となる。   The light beam 311 is incident on the liquid crystal layer 308 with incident polarized light 301 parallel to the director 302 having the amplitude SLM 201 and orthogonal to the director 312. Since the liquid crystal layer 308 adopts the TN mode, the light emitted from the liquid crystal layer 308 becomes polarized light 303 rotated by 90 degrees with respect to the incident light of the light beam 311.

液晶層308の出射側には、偏光素子である直線偏光板304が設置されている。液晶層308の出射光が直線偏光板304を通過することにより、直線偏光板304の透過偏光方向305に応じて振幅変調された直線偏光306の光ビーム311が得られる。光ビーム311は、位相SLM202のダイレクタ307に平行に液晶層309に入射する。こうして、光学変調構造300からは振幅と位相とが別々に変調された偏光310の光ビーム311が出射される。   On the light exit side of the liquid crystal layer 308, a linearly polarizing plate 304 that is a polarizing element is provided. When the light emitted from the liquid crystal layer 308 passes through the linear polarizing plate 304, a light beam 311 of the linearly polarized light 306 that is amplitude-modulated according to the transmission polarization direction 305 of the linear polarizing plate 304 is obtained. The light beam 311 is incident on the liquid crystal layer 309 in parallel with the director 307 of the phase SLM 202. Thus, the optical modulation structure 300 emits the light beam 311 of the polarized light 310 whose amplitude and phase are separately modulated.

図11は、振幅変調と位相変調とを同時に与える従来の光学装置400の概略的な構成を示した断面図である。図11を参照して、光学装置400は、TNモードの液晶素子402と、ECBモードの液晶素子406と、平板マイクロレンズアレイ411,413とを備える。   FIG. 11 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional optical device 400 that simultaneously applies amplitude modulation and phase modulation. Referring to FIG. 11, optical device 400 includes a TN mode liquid crystal element 402, an ECB mode liquid crystal element 406, and flat microlens arrays 411 and 413.

光学装置400では、2つの液晶素子402,406を接続するために、一対の平板マイクロレンズアレイ411,413から構成されるアフォーカル光学系を用いている。図11において、フーリエ変換面FSは、焦点距離fで示すように、前段の平板マイクロレンズアレイ411の像側焦点面であるとともに、後段の平板マイクロレンズアレイ413に対する物体側焦点面でもある。   The optical device 400 uses an afocal optical system composed of a pair of flat microlens arrays 411 and 413 to connect the two liquid crystal elements 402 and 406. In FIG. 11, a Fourier transform plane FS is an image side focal plane of the front-stage flat microlens array 411 and an object-side focal plane with respect to the rear-stage flat microlens array 413 as indicated by a focal length f.

一対の平板マイクロレンズアレイ411,413は、2つの液晶素子402,406の対応する画素を光学的に接続する。光学装置400において、TNモードの液晶素子402で生じた位相変化をECBモードの液晶素子406のところで補償するためには、TNモードの液晶素子402の出射側偏光板(図示せず)の透過軸の方位を、ECBモードの液晶素子406の液晶分子方向(ダイレクタ)と平行にする必要がある。
特許第3141440号
The pair of flat microlens arrays 411 and 413 optically connect the corresponding pixels of the two liquid crystal elements 402 and 406. In the optical device 400, in order to compensate the phase change generated in the TN mode liquid crystal element 402 at the ECB mode liquid crystal element 406, the transmission axis of the output side polarizing plate (not shown) of the TN mode liquid crystal element 402 is used. Must be parallel to the liquid crystal molecular direction (director) of the liquid crystal element 406 in the ECB mode.
Japanese Patent No. 3141440

図8の空間光変調器100のように振幅SLM101と位相SLM102とを直列に空間接続する場合には、画素103Aと画素103Bとが対応するように配置する必要がある。また、図9の空間光変調器200のように振幅SLM201と位相SLM202とを用いてホログラムにより情報の記録を行なう場合には、図10の光学変調構造300でも説明しているように、光束が2つのSLMを通過するため光の利用効率が悪い。さらに、図11の光学装置400のような構成を採る場合には、2つの液晶素子402,406の間に設置される平板マイクロレンズアレイ411,413の位置調整を厳密に行なわなければならないという問題があった。   When the amplitude SLM 101 and the phase SLM 102 are spatially connected in series as in the spatial light modulator 100 of FIG. 8, it is necessary to arrange the pixels 103A and 103B so as to correspond to each other. Further, when information is recorded by hologram using the amplitude SLM 201 and the phase SLM 202 as in the spatial light modulator 200 of FIG. 9, the light beam is emitted as described in the optical modulation structure 300 of FIG. Light utilization efficiency is poor because it passes through two SLMs. Furthermore, when the configuration like the optical device 400 of FIG. 11 is adopted, there is a problem that the position adjustment of the flat microlens arrays 411 and 413 installed between the two liquid crystal elements 402 and 406 must be strictly performed. was there.

それゆえに、この発明の目的は、光の利用効率が高く、光学素子の位置調整もそれほど必要ではない空間光変調器、情報記録装置および情報再生装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a spatial light modulator, an information recording apparatus, and an information reproducing apparatus that have high light utilization efficiency and do not require much positional adjustment of optical elements.

この発明は、光束を空間的に変調する空間光変調器であって、光束の振幅を変調する振幅変調用空間光変調素子と、振幅変調用空間光変調素子と並列に配置され、光束の位相を変調する位相変調用空間光変調素子とを含む。   The present invention is a spatial light modulator that spatially modulates a light beam, and is arranged in parallel with an amplitude modulation spatial light modulation device that modulates the amplitude of the light beam, and the amplitude modulation spatial light modulation device, and the phase of the light beam And a spatial light modulation element for phase modulation that modulates.

好ましくは、空間光変調器は、光束に振幅変調と位相変調とを同時に与える。
好ましくは、位相変調用空間光変調素子は、振幅変調用空間光変調素子の周囲に配置されている。
Preferably, the spatial light modulator applies amplitude modulation and phase modulation to the light beam at the same time.
Preferably, the phase modulation spatial light modulation element is disposed around the amplitude modulation spatial light modulation element.

好ましくは、振幅変調用空間光変調素子と位相変調用空間光変調素子とは独立に制御される。   Preferably, the spatial light modulation element for amplitude modulation and the spatial light modulation element for phase modulation are controlled independently.

好ましくは、空間光変調器は、光束方向の厚みが光束のコヒーレンス長よりも短い。
好ましくは、振幅変調用空間光変調素子と位相変調用空間光変調素子とは、異なるモードの液晶素子から構成されている。
Preferably, the spatial light modulator has a thickness in the light beam direction shorter than the coherence length of the light beam.
Preferably, the amplitude modulation spatial light modulation element and the phase modulation spatial light modulation element are constituted by liquid crystal elements of different modes.

好ましくは、振幅変調用空間光変調素子は、ねじれネマチックモードの液晶素子から構成されている。   Preferably, the spatial light modulator for amplitude modulation is composed of a twisted nematic mode liquid crystal element.

好ましくは、位相変調用空間光変調素子は、電界制御複屈折モードの液晶素子から構成されている。   Preferably, the spatial light modulation element for phase modulation is composed of a liquid crystal element of an electric field control birefringence mode.

好ましくは、振幅変調用空間光変調素子の出射側に1/2波長板が設けられている。
この発明の他の局面によれば、ホログラムによって記録媒体に情報を記録する情報記録装置であって、光を出射する光源と、光源から出射される光から物体光と参照光とを生成する空間光変調器と、物体光と参照光とを記録媒体において干渉させる光学系とを備える。空間光変調器は、光源から出射される光の振幅を変調することにより物体光を生成する振幅変調用空間光変調素子と、振幅変調用空間光変調素子と並列に配置され、光源から出射される光の位相を変調することにより参照光を生成する位相変調用空間光変調素子とを含む。
Preferably, a half-wave plate is provided on the emission side of the spatial light modulator for amplitude modulation.
According to another aspect of the present invention, there is provided an information recording apparatus for recording information on a recording medium by a hologram, a light source that emits light, and a space that generates object light and reference light from light emitted from the light source The optical modulator includes an optical system that causes object light and reference light to interfere with each other in a recording medium. The spatial light modulator is disposed in parallel with the spatial light modulation element for amplitude modulation that generates object light by modulating the amplitude of the light emitted from the light source, and the spatial light modulation element for amplitude modulation that is emitted from the light source. And a spatial light modulator for phase modulation that generates reference light by modulating the phase of the light.

好ましくは、振幅変調用空間光変調素子は、物体光に2次元ページデータを与える。
好ましくは、位相変調用空間光変調素子は、参照光にランダムな位相変調を与える。
Preferably, the spatial light modulation element for amplitude modulation gives two-dimensional page data to the object light.
Preferably, the spatial light modulator for phase modulation gives random phase modulation to the reference light.

好ましくは、空間光変調器は、光束に振幅変調と位相変調とを同時に与え、位相変調用空間光変調素子は、振幅変調用空間光変調素子の周囲に配置され、振幅変調用空間光変調素子と位相変調用空間光変調素子とは独立に制御され、空間光変調器は、光束方向の厚みが光束のコヒーレンス長よりも短く、振幅変調用空間光変調素子と位相変調用空間光変調素子とは、異なるモードの液晶素子から構成されている。   Preferably, the spatial light modulator simultaneously applies amplitude modulation and phase modulation to the light beam, and the spatial light modulation element for phase modulation is disposed around the spatial light modulation element for amplitude modulation, and the spatial light modulation element for amplitude modulation And the spatial light modulator for phase modulation are controlled independently, and the spatial light modulator has a thickness in the light beam direction shorter than the coherence length of the light beam, and a spatial light modulator for amplitude modulation and a spatial light modulator for phase modulation. Are composed of liquid crystal elements of different modes.

好ましくは、記録媒体は、フォトリフラクティブ材料により構成される。
この発明の他の局面によれば、ホログラムによって記録媒体から情報を再生する情報再生装置であって、光を出射する光源と、光源から出射された光から参照光を生成する空間光変調器と、参照光を記録媒体に集光する光学系と、参照光により記録媒体から発生する再生光をを検出する光検出器とを備える。空間光変調器は、光源から出射される光を遮断する振幅変調用空間光変調素子と、振幅変調用空間光変調素子と並列に配置され、光源から出射される光の位相を変調することにより参照光を生成する位相変調用空間光変調素子とを含む。
Preferably, the recording medium is made of a photorefractive material.
According to another aspect of the present invention, there is provided an information reproducing apparatus for reproducing information from a recording medium using a hologram, a light source that emits light, and a spatial light modulator that generates reference light from the light emitted from the light source; And an optical system for condensing the reference light on the recording medium, and a photodetector for detecting reproduction light generated from the recording medium by the reference light. The spatial light modulator is disposed in parallel with the spatial light modulation element for amplitude modulation that blocks light emitted from the light source and the spatial light modulation element for amplitude modulation, and modulates the phase of the light emitted from the light source. And a spatial light modulation element for phase modulation that generates reference light.

好ましくは、位相変調用空間光変調素子は、参照光に記録時と同一のランダムな位相変調を与える。   Preferably, the spatial light modulation element for phase modulation gives the reference light the same random phase modulation as that during recording.

好ましくは、参照光により記録媒体から発生する透過参照光を遮断する遮光板をさらに備える。   Preferably, a light shielding plate is further provided for blocking transmitted reference light generated from the recording medium by the reference light.

好ましくは、空間光変調器は、光束に振幅変調と位相変調とを同時に与え、位相変調用空間光変調素子は、振幅変調用空間光変調素子の周囲に配置され、振幅変調用空間光変調素子と位相変調用空間光変調素子とは独立に制御され、空間光変調器は、光束方向の厚みが光束のコヒーレンス長よりも短く、振幅変調用空間光変調素子と位相変調用空間光変調素子とは、異なるモードの液晶素子から構成されている。   Preferably, the spatial light modulator simultaneously applies amplitude modulation and phase modulation to the light beam, and the spatial light modulation element for phase modulation is disposed around the spatial light modulation element for amplitude modulation, and the spatial light modulation element for amplitude modulation And the spatial light modulator for phase modulation are controlled independently, and the spatial light modulator has a thickness in the light beam direction shorter than the coherence length of the light beam, and a spatial light modulator for amplitude modulation and a spatial light modulator for phase modulation. Are composed of liquid crystal elements of different modes.

好ましくは、記録媒体は、フォトリフラクティブ材料により構成される。   Preferably, the recording medium is made of a photorefractive material.

この発明によれば、光の利用効率を高くすることができ、光学素子の位置調整もそれほど必要ではなくなる。   According to the present invention, the light use efficiency can be increased, and the position adjustment of the optical element is not so necessary.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による空間光変調器1の概略的な構成を示した正面図である。図2は、この発明の実施の形態1による空間光変調器1の概略的な構成を示した側面図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a spatial light modulator 1 according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a side view showing a schematic configuration of the spatial light modulator 1 according to the first embodiment of the present invention.

図1,2を参照して、実施の形態1の空間光変調器1は、振幅変調用空間光変調素子(振幅SLM)2と、位相変調用空間光変調素子(位相SLM)3とを含む。振幅SLM2は、空間光変調器1の中心付近に円状に設けられている。位相SLM3は、振幅SLM2の周囲に輪帯状に設けられている。振幅SLM2および位相SLM3は、光束4の進行方向に対して並列に設けられている。   Referring to FIGS. 1 and 2, spatial light modulator 1 of the first embodiment includes an amplitude modulation spatial light modulation element (amplitude SLM) 2 and a phase modulation spatial light modulation element (phase SLM) 3. . The amplitude SLM2 is provided in a circular shape near the center of the spatial light modulator 1. The phase SLM3 is provided in a ring shape around the amplitude SLM2. The amplitude SLM2 and the phase SLM3 are provided in parallel with the traveling direction of the light beam 4.

振幅SLM2と位相SLM3とでは、図9の空間光変調器200と同様に、液晶層で使われるモードが異なっている。振幅SLM2では、液晶層に液晶表示装置で用いられるねじれネマチック(TN)モードが用いられている。位相SLM3では、液晶層に電界制御複屈折(ECB)モードが用いられている。位相SLM3において、位相変調に伴う振幅の変化をできるだけ抑えるためには、配向のプレチルト角を高めに設定し、液晶の横ねじれを規制すればよい。   In the amplitude SLM2 and the phase SLM3, the modes used in the liquid crystal layer are different as in the spatial light modulator 200 of FIG. In the amplitude SLM2, the twisted nematic (TN) mode used in the liquid crystal display device is used for the liquid crystal layer. In the phase SLM3, an electric field control birefringence (ECB) mode is used for the liquid crystal layer. In the phase SLM3, in order to suppress the change in the amplitude accompanying the phase modulation as much as possible, the pretilt angle of the alignment is set to be high and the lateral twist of the liquid crystal is regulated.

図3は、空間光変調器1の入射側および出射側の偏光方向(電界振動面)について説明するための図である。図3は、図10の光学変調構造300と同様に、電界がかからない状態での偏光方向である液晶分子方向(ダイレクタ)を示している。図3を参照して、空間光変調器1は、振幅SLM2と、位相SLM3と、1/2波長板14とを含む。光ビーム13Aは、振幅SLM2のダイレクタ11および位相SLM3のダイレクタ12に平行であり振幅SLM2のダイレクタ19に直交する入射偏光15で、振幅SLM2および位相SLM3に入射する。   FIG. 3 is a diagram for explaining the polarization directions (electric field vibration planes) on the incident side and the emission side of the spatial light modulator 1. FIG. 3 shows the liquid crystal molecule direction (director), which is the polarization direction when no electric field is applied, as in the optical modulation structure 300 of FIG. Referring to FIG. 3, spatial light modulator 1 includes an amplitude SLM 2, a phase SLM 3, and a half-wave plate 14. The light beam 13A is incident on the amplitude SLM2 and phase SLM3 with an incident polarization 15 that is parallel to the director 11 of amplitude SLM2 and the director 12 of phase SLM3 and orthogonal to the director 19 of amplitude SLM2.

振幅SLM2はTNモードを採用しているため、振幅SLM2の出射光は光ビーム13Aの入射光に対し偏光方向が90度回転し、ダイレクタ19と同じ偏光方向となる。振幅SLM2の出射側には、偏光素子である1/2波長板14が設置されている。振幅SLM2の出射光が1/2波長板14を通過することにより、1/2波長板14の透過偏光方向に応じて振幅変調された出射光13Bが得られる。出射光13Bの出射偏光16は、光ビーム13Aの入射偏光15と偏光方向が一致する。   Since the amplitude SLM2 employs the TN mode, the output light of the amplitude SLM2 has a polarization direction rotated by 90 degrees with respect to the incident light of the light beam 13A, and has the same polarization direction as that of the director 19. A half-wave plate 14 which is a polarizing element is installed on the emission side of the amplitude SLM2. When the outgoing light with the amplitude SLM2 passes through the half-wave plate 14, the outgoing light 13B that is amplitude-modulated according to the transmitted polarization direction of the half-wave plate 14 is obtained. The outgoing polarized light 16 of the outgoing light 13B has the same polarization direction as the incident polarized light 15 of the light beam 13A.

位相SLM3はECBモードを採用しているため、位相SLM3の出射光13Cは光ビーム13Aと等しい向きの偏光方向を維持する。すなわち、出射光13Cの出射偏光17は、光ビーム13Aの入射偏光15と偏光方向が一致する。位相SLM3においても、振幅SLM2の1/2波長板14と同様、必要に応じて、空間光変調器1の出射側の偏光を揃えるための直線偏光素子を設置してもよい。   Since the phase SLM3 employs the ECB mode, the outgoing light 13C of the phase SLM3 maintains a polarization direction equal to that of the light beam 13A. That is, the polarization direction of the outgoing polarized light 17 of the outgoing light 13C coincides with the incident polarized light 15 of the light beam 13A. Also in the phase SLM3, as in the case of the half-wave plate 14 having the amplitude SLM2, a linearly polarizing element for aligning the polarization on the emission side of the spatial light modulator 1 may be installed as necessary.

以上のように、実施の形態1の空間光変調器では、振幅SLM2と位相SLM3とが光束の向きに対して並列に配置される。これにより、同じ光束内で振幅と位相とが別々のSLMで変調されるため、出射側に直線偏光素子などを配置することにより全体として偏光方向の揃った光を出射することができる。また、従来の空間光変調器と比較して薄型化が図れ、余分なマイクロレンズや空間フィルタを必要としない。   As described above, in the spatial light modulator of the first embodiment, the amplitude SLM2 and the phase SLM3 are arranged in parallel with respect to the direction of the light beam. As a result, the amplitude and phase are modulated by different SLMs in the same light beam, so that light having a uniform polarization direction as a whole can be emitted by arranging a linearly polarizing element or the like on the emission side. Further, the thickness can be reduced as compared with the conventional spatial light modulator, and no extra microlens or spatial filter is required.

また、実施の形態1の空間光変調器は、振幅と位相とを独立に制御するため、振幅および波面を任意に制御することができる。また、空間光変調器の光束方向の全長が、光束のコヒーレンス長よりも短く構成されているので、装置を小型化することができる。また、情報の書き換えが実時間で可能なことから、ホログラム記録再生におけるアクティブな光学エレメントとして幅広く応用が可能である。さらに、振幅SLM2の出射側に1/2波長板を設けることで、振幅SLM2を透過する光束の偏光を制御できる。   Moreover, since the spatial light modulator of Embodiment 1 controls the amplitude and the phase independently, the amplitude and the wavefront can be arbitrarily controlled. Further, since the total length of the spatial light modulator in the light beam direction is shorter than the coherence length of the light beam, the apparatus can be miniaturized. Further, since information can be rewritten in real time, it can be widely applied as an active optical element in hologram recording / reproduction. Furthermore, by providing a half-wave plate on the emission side of the amplitude SLM2, the polarization of the light beam that passes through the amplitude SLM2 can be controlled.

また、実施の形態1の空間光変調器では、振幅SLM2と位相SLM3とが各々異なるモードの液晶素子から形成されている。振幅SLM2は、ねじれネマチック(TN)モードの液晶素子から構成されるため、位相変化の少ない振幅変調を行なうことができる。位相SLM3は、電界制御複屈折(ECB)モードの液晶素子から構成されるため、2πを超える位相を制御することができる。なお、実施の形態1では、振幅SLM2には一般的なTNモードを用い、位相SLM3にはECBモードを用いているが、これらに限定されるものではない。   Further, in the spatial light modulator of the first embodiment, the amplitude SLM2 and the phase SLM3 are formed from liquid crystal elements in different modes. Since the amplitude SLM2 is composed of a twisted nematic (TN) mode liquid crystal element, amplitude modulation with little phase change can be performed. Since the phase SLM3 includes a liquid crystal element in an electric field controlled birefringence (ECB) mode, a phase exceeding 2π can be controlled. In the first embodiment, a general TN mode is used for the amplitude SLM2 and an ECB mode is used for the phase SLM3. However, the present invention is not limited to these.

[実施の形態2]
実施の形態2では、空間光変調器を用いて二次元のページデータをフーリエ変換ホログラムとして記録する構成および動作について詳述する。
[Embodiment 2]
In the second embodiment, a configuration and operation for recording two-dimensional page data as a Fourier transform hologram using a spatial light modulator will be described in detail.

図4は、この発明の実施の形態2による空間光変調器1Aの概略的な構成を示した正面図である。図4を参照して、実施の形態2の空間光変調器1Aは、実施の形態1の空間光変調器1と同様に、振幅SLM2と、位相SLM3とを含む。振幅SLM2は、空間光変調器1Aの中心付近に円状に設けられている。位相SLM3は、振幅SLM2の周囲に輪帯状に設けられている。   FIG. 4 is a front view showing a schematic configuration of a spatial light modulator 1A according to Embodiment 2 of the present invention. Referring to FIG. 4, spatial light modulator 1 </ b> A of the second embodiment includes amplitude SLM <b> 2 and phase SLM <b> 3, similarly to spatial light modulator 1 of the first embodiment. The amplitude SLM2 is provided in a circular shape near the center of the spatial light modulator 1A. The phase SLM3 is provided in a ring shape around the amplitude SLM2.

図4は、データ記録時において空間光変調器1Aに入射する光束の変調の様子を示している。図4に示すように、振幅SLM2では、光の透過状態(ON)と光の遮断状態(OFF)とが制御され、振幅SLM2を通過する光束22に2次元ページデータが与えられる。一方、位相SLM3では、位相SLM3を通過する光束23にランダムな位相変調が与えられる。   FIG. 4 shows how the light beam incident on the spatial light modulator 1A is modulated during data recording. As shown in FIG. 4, in the amplitude SLM2, the light transmission state (ON) and the light blocking state (OFF) are controlled, and two-dimensional page data is given to the light beam 22 passing through the amplitude SLM2. On the other hand, in the phase SLM3, random phase modulation is given to the light beam 23 passing through the phase SLM3.

上記により、実施の形態2の空間光変調器1Aでは、振幅SLM2を通過した光束22がホログラム記録再生におけるいわゆる物体光として働き、位相SLM3を通過した光束23がホログラム記録再生におけるいわゆる参照光として働く。   As described above, in the spatial light modulator 1A of the second embodiment, the light beam 22 that has passed through the amplitude SLM2 serves as so-called object light in hologram recording / reproduction, and the light beam 23 that has passed through the phase SLM3 serves as so-called reference light in hologram recording / reproduction. .

図5は、この発明の実施の形態2による情報記録装置40Aの概略的な構成を示した断面図である。図5を参照して、実施の形態2の情報記録装置40Aは、図4で説明した空間光変調器1Aと、光源41と、コリメータレンズ42と、集光レンズ45と、対物レンズ47と、遮光板50と、光検出器51とを備える。光検出器51は、たとえばCCD(Charge Coupled Device)アレイ、CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)センサーなどで構成される。情報記録装置40Aは、図4で説明した光束22の2次元ページデータを記録媒体46にホログラムとして記録する。   FIG. 5 is a sectional view showing a schematic configuration of an information recording apparatus 40A according to Embodiment 2 of the present invention. Referring to FIG. 5, the information recording apparatus 40A according to the second embodiment includes a spatial light modulator 1A described in FIG. 4, a light source 41, a collimator lens 42, a condenser lens 45, an objective lens 47, A light shielding plate 50 and a photodetector 51 are provided. The photodetector 51 is constituted by, for example, a CCD (Charge Coupled Device) array, a CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) sensor, or the like. The information recording device 40A records the two-dimensional page data of the light beam 22 described in FIG. 4 on the recording medium 46 as a hologram.

光源41から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ42によって平行光束に変換された後、空間光変調器1Aに照射される。図4で説明したように、空間光変調器1Aは、振幅SLM2と、位相SLM3とを含む。振幅SLM2は、光源41のレーザ光を振幅変調することで、2次元ページデータが付加された物体光43を生成する。位相SLM3は、光源41のレーザ光を位相変調することで参照光44を生成する。   The laser light emitted from the light source 41 is converted into a parallel light beam by the collimator lens 42 and then irradiated to the spatial light modulator 1A. As described with reference to FIG. 4, the spatial light modulator 1A includes the amplitude SLM2 and the phase SLM3. The amplitude SLM2 amplitude-modulates the laser light from the light source 41 to generate the object light 43 to which the two-dimensional page data is added. The phase SLM 3 generates reference light 44 by phase-modulating the laser light from the light source 41.

物体光43および参照光44は、集光レンズ45によって記録媒体46に集光される。記録媒体46の集光点付近において、物体光43の偏光状態およびエネルギー密度が参照光44とほぼ等しければ、集光点付近において物体光43と参照光44とが干渉する。このとき、物体光43に担持された2次元ページデータが記録媒体46のフォトリフラクティブ結晶内に干渉縞(ホログラム)として記録される。   The object light 43 and the reference light 44 are condensed on the recording medium 46 by the condenser lens 45. If the polarization state and energy density of the object light 43 are substantially equal to the reference light 44 near the condensing point of the recording medium 46, the object light 43 and the reference light 44 interfere near the condensing point. At this time, the two-dimensional page data carried by the object beam 43 is recorded as interference fringes (holograms) in the photorefractive crystal of the recording medium 46.

以上のように、実施の形態2の情報記録装置40Aは、並列に配置された振幅SLM2および位相SLM3を有する空間光変調器1Aを用いることにより、二次元のページデータをフーリエ変換ホログラムとして記録することができる。また、情報記録装置40Aでは、物体光43および参照光44が一つの空間光変調器1Aで生成され、同一の集光レンズ45によって集光される。これにより、装置を小型化することができる。なお、実施の形態2では、記録媒体46の材料としてフォトリフラクティブ結晶を採用しているが、光強度で屈折率が変化する材料であれば、これに限定されるものではない。   As described above, the information recording apparatus 40A according to the second embodiment records two-dimensional page data as a Fourier transform hologram by using the spatial light modulator 1A having the amplitude SLM2 and the phase SLM3 arranged in parallel. be able to. In the information recording apparatus 40A, the object beam 43 and the reference beam 44 are generated by one spatial light modulator 1A and collected by the same condenser lens 45. Thereby, the apparatus can be reduced in size. In the second embodiment, a photorefractive crystal is used as the material of the recording medium 46, but the material is not limited to this as long as the refractive index changes with the light intensity.

[実施の形態3]
実施の形態3では、実施の形態2において記録媒体46にホログラムとして記録された2次元ページデータを再生する構成および動作について詳述する。
[Embodiment 3]
In the third embodiment, a configuration and operation for reproducing the two-dimensional page data recorded as a hologram on the recording medium 46 in the second embodiment will be described in detail.

図6は、この発明の実施の形態3による空間光変調器1Bの概略的な構成を示した正面図である。図6を参照して、実施の形態3の空間光変調器1Bは、振幅SLM2Bと、位相SLM3とを含む。振幅SLM2Bは、空間光変調器1Bの中心付近に円状に設けられている。位相SLM3は、振幅SLM2Bの周囲に輪帯状に設けられている。   FIG. 6 is a front view showing a schematic configuration of a spatial light modulator 1B according to Embodiment 3 of the present invention. Referring to FIG. 6, spatial light modulator 1B of the third embodiment includes an amplitude SLM2B and a phase SLM3. The amplitude SLM2B is provided in a circular shape near the center of the spatial light modulator 1B. The phase SLM3 is provided in a ring shape around the amplitude SLM2B.

図6は、データ再生時において空間光変調器1Bに入射する光束の様子を示している。図6に示すように、振幅SLM2Bでは、入射する光束22を遮断する。一方、位相SLM3には、記録時に光束23に位相変調を与えたときと同一の位相変調パターンが形成されている。こうして、空間光変調器1Bは、入射光のうち位相SLM3を通過した光束23のみを透過させることで、リング状の参照光を生成する。   FIG. 6 shows a state of a light beam incident on the spatial light modulator 1B during data reproduction. As shown in FIG. 6, the incident light beam 22 is blocked at the amplitude SLM2B. On the other hand, the phase SLM 3 is formed with the same phase modulation pattern as when the phase modulation was applied to the light beam 23 during recording. In this manner, the spatial light modulator 1B generates ring-shaped reference light by transmitting only the light beam 23 that has passed through the phase SLM3 in the incident light.

図7は、この発明の実施の形態3による情報再生装置40Bの概略的な構成を示した断面図である。実施の形態3の情報再生装置40Bは、空間光変調器1Aが空間光変調器1Bに置き換えられた点において、実施の形態2の情報記録装置40Aと異なる。したがって、実施の形態2と重複する部分の説明は、ここでは繰り返さない。情報再生装置40Bは、図6で説明した光束23の参照光を用いて、ホログラムとして記録された2次元ページデータを記録媒体46から再生する。   FIG. 7 is a sectional view showing a schematic configuration of an information reproducing apparatus 40B according to Embodiment 3 of the present invention. The information reproducing device 40B of the third embodiment is different from the information recording device 40A of the second embodiment in that the spatial light modulator 1A is replaced with the spatial light modulator 1B. Therefore, description of portions overlapping with those of Embodiment 2 will not be repeated here. The information reproducing device 40B reproduces the two-dimensional page data recorded as a hologram from the recording medium 46 using the reference light of the light beam 23 described in FIG.

光源41から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ42によって平行光束に変換された後、空間光変調器1Bに照射される。図6で説明したように、空間光変調器1Bは、振幅SLM2Bと、位相SLM3とを含む。振幅SLM2Bは、光源41のレーザ光を遮断する。位相SLM3は、光源41のレーザ光を位相変調してリング状の参照光44を生成する。位相SLM3において、参照光44にランダムな位相変調を与え、スペックルシフト多重記録を行なうことにより、データ再生時のクロストークによるノイズを抑えることができるとともに、シフト多重記録する際のシフトピッチを狭めることができる。   The laser light emitted from the light source 41 is converted into a parallel light beam by the collimator lens 42 and then irradiated to the spatial light modulator 1B. As described with reference to FIG. 6, the spatial light modulator 1B includes the amplitude SLM2B and the phase SLM3. The amplitude SLM2B blocks the laser light from the light source 41. The phase SLM 3 generates a ring-shaped reference light 44 by phase-modulating the laser light from the light source 41. In the phase SLM3, by applying random phase modulation to the reference beam 44 and performing speckle shift multiplex recording, noise due to crosstalk during data reproduction can be suppressed and the shift pitch in shift multiplex recording can be reduced. Can do.

リング状の参照光44は、集光レンズ45によって記録媒体46のホログラム記録領域に集光される。参照光44が当該ホログラム記録領域に照射されると、透過参照光49に加えて再生光48が発生する。再生光48は、対物レンズ47で平行光に変換された後、光検出器51によって検出される。これにより、記録媒体46に記録された2次元ページデータが再生される。透過参照光49は、同じく対物レンズ47で平行光に変換された後、リング状の遮光板50によって光検出器51の前で遮断される。   The ring-shaped reference light 44 is condensed on the hologram recording area of the recording medium 46 by the condenser lens 45. When the reference light 44 is applied to the hologram recording area, reproduction light 48 is generated in addition to the transmitted reference light 49. The reproduction light 48 is converted into parallel light by the objective lens 47 and then detected by the photodetector 51. Thereby, the two-dimensional page data recorded on the recording medium 46 is reproduced. The transmitted reference light 49 is also converted into parallel light by the objective lens 47 and then blocked by the ring-shaped light shielding plate 50 in front of the photodetector 51.

以上のように、実施の形態3の情報再生装置40Bは、並列に配置された振幅SLM2Bおよび位相SLM3を有する空間光変調器1B3を用いることにより、ホログラムとして記録された2次元ページデータを再生することができる。また、情報記録装置40Bでは、記録用の参照光44(図5参照)と同一の位相変調が与えられた再生光48が生成される。これにより、記録媒体46に記録された情報を正確に再生することができる。   As described above, the information reproducing apparatus 40B according to the third embodiment reproduces two-dimensional page data recorded as a hologram by using the spatial light modulator 1B3 having the amplitude SLM2B and the phase SLM3 arranged in parallel. be able to. Further, in the information recording apparatus 40B, the reproduction light 48 to which the same phase modulation as the recording reference light 44 (see FIG. 5) is given is generated. Thereby, the information recorded on the recording medium 46 can be accurately reproduced.

なお、実施の形態2,3では、透過型ホログラムの記録および再生について説明したが、反射型ホログラムの記録および再生についても同様に、2次元ページデータをホログラムとして記録し再生することができる。また、実施の形態2の情報記録装置40Aと実施の形態3の情報再生装置40Bとを別々に説明したが、これらを情報記録再生装置として一体化することも可能である。   In the second and third embodiments, the recording and reproduction of the transmission hologram have been described. Similarly, the recording and reproduction of the reflection hologram can be performed by recording and reproducing two-dimensional page data as a hologram. Further, although the information recording device 40A of the second embodiment and the information reproducing device 40B of the third embodiment have been described separately, they can be integrated as an information recording / reproducing device.

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.

この発明の実施の形態1による空間光変調器1の概略的な構成を示した正面図である。It is the front view which showed schematic structure of the spatial light modulator 1 by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による空間光変調器1の概略的な構成を示した側面図である。1 is a side view showing a schematic configuration of a spatial light modulator 1 according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 空間光変調器1の入射側および出射側の偏光方向について説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining polarization directions on the incident side and the emission side of the spatial light modulator 1. この発明の実施の形態2による空間光変調器1Aの概略的な構成を示した正面図である。It is the front view which showed schematic structure of 1 A of spatial light modulators by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2による情報記録装置40Aの概略的な構成を示した断面図である。It is sectional drawing which showed schematic structure of 40 A of information recording apparatuses by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3による空間光変調器1Bの概略的な構成を示した正面図である。It is the front view which showed schematic structure of the spatial light modulator 1B by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3による情報再生装置40Bの概略的な構成を示した断面図である。It is sectional drawing which showed schematic structure of the information reproduction apparatus 40B by Embodiment 3 of this invention. 従来の空間光変調器100の概略的な構成を示した断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a conventional spatial light modulator 100. 従来の空間光変調器200の概略的な構成を示した断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional spatial light modulator 200. 従来の光学変調構造300の入射側および出射側の偏光方向について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the polarization direction of the incident side of the conventional optical modulation structure 300, and an output side. 振幅変調と位相変調とを同時に与える従来の光学装置400の概略的な構成を示した断面図である。It is sectional drawing which showed schematic structure of the conventional optical apparatus 400 which provides amplitude modulation and phase modulation simultaneously.

符号の説明Explanation of symbols

1,1A,1B,100,200 空間光変調器、2,2B,101,201 振幅SLM、3,102,202 位相SLM、14 1/2波長板、40A 情報記録装置、40B 情報再生装置、41 光源、42 コリメータレンズ、45 集光レンズ、46 記録媒体、47 対物レンズ、50 遮光板、51 光検出器、103A,103B 画素、203A,203B 液晶層、204A,204B 偏光板、205A,205B 基板、206,308,309 液晶層、400 光学装置、402,403 液晶素子、411,413 平板マイクロレンズアレイ。   1, 1A, 1B, 100, 200 Spatial light modulator, 2, 2B, 101, 201 Amplitude SLM, 3, 102, 202 Phase SLM, 14 1/2 wavelength plate, 40A information recording device, 40B information reproducing device, 41 Light source, 42 collimator lens, 45 condenser lens, 46 recording medium, 47 objective lens, 50 light shielding plate, 51 photodetector, 103A, 103B pixel, 203A, 203B liquid crystal layer, 204A, 204B polarizing plate, 205A, 205B substrate, 206, 308, 309 Liquid crystal layer, 400 Optical device, 402, 403 Liquid crystal element, 411, 413 Flat microlens array.

Claims (19)

光束を空間的に変調する空間光変調器であって、
前記光束の振幅を変調する振幅変調用空間光変調素子と、
前記振幅変調用空間光変調素子と並列に配置され、前記光束の位相を変調する位相変調用空間光変調素子とを含む、空間光変調器。
A spatial light modulator for spatially modulating a light beam,
A spatial light modulator for amplitude modulation for modulating the amplitude of the light beam;
A spatial light modulator comprising: a phase modulation spatial light modulation element which is arranged in parallel with the amplitude modulation spatial light modulation element and modulates the phase of the light beam.
前記空間光変調器は、前記光束に振幅変調と位相変調とを同時に与える、請求項1に記載の空間光変調器。   The spatial light modulator according to claim 1, wherein the spatial light modulator simultaneously applies amplitude modulation and phase modulation to the light flux. 前記位相変調用空間光変調素子は、前記振幅変調用空間光変調素子の周囲に配置されている、請求項1に記載の空間光変調器。   The spatial light modulator according to claim 1, wherein the phase modulation spatial light modulation element is arranged around the amplitude modulation spatial light modulation element. 前記振幅変調用空間光変調素子と前記位相変調用空間光変調素子とは独立に制御される、請求項1に記載の空間光変調器。   The spatial light modulator according to claim 1, wherein the spatial light modulator for amplitude modulation and the spatial light modulator for phase modulation are controlled independently. 前記空間光変調器は、前記光束方向の厚みが前記光束のコヒーレンス長よりも短い、請求項1に記載の空間光変調器。   The spatial light modulator according to claim 1, wherein the spatial light modulator has a thickness in the light beam direction shorter than a coherence length of the light beam. 前記振幅変調用空間光変調素子と前記位相変調用空間光変調素子とは、異なるモードの液晶素子から構成されている、請求項1に記載の空間光変調器。   2. The spatial light modulator according to claim 1, wherein the spatial light modulator for amplitude modulation and the spatial light modulator for phase modulation are composed of liquid crystal elements of different modes. 前記振幅変調用空間光変調素子は、ねじれネマチックモードの液晶素子から構成されている、請求項6に記載の空間光変調器。   The spatial light modulator according to claim 6, wherein the amplitude modulation spatial light modulation element includes a twisted nematic mode liquid crystal element. 前記位相変調用空間光変調素子は、電界制御複屈折モードの液晶素子から構成されている、請求項6に記載の空間光変調器。   The spatial light modulator according to claim 6, wherein the phase modulation spatial light modulation element includes a liquid crystal element in an electric field control birefringence mode. 前記振幅変調用空間光変調素子の出射側に1/2波長板が設けられている、請求項1に記載の空間光変調器。   The spatial light modulator according to claim 1, wherein a half-wave plate is provided on an emission side of the spatial light modulator for amplitude modulation. ホログラムによって記録媒体に情報を記録する情報記録装置であって、
光を出射する光源と、
前記光源から出射される光から物体光と参照光とを生成する空間光変調器と、
前記物体光と前記参照光とを前記記録媒体において干渉させる光学系とを備え、
前記空間光変調器は、
前記光源から出射される光の振幅を変調することにより前記物体光を生成する振幅変調用空間光変調素子と、
前記振幅変調用空間光変調素子と並列に配置され、前記光源から出射される光の位相を変調することにより前記参照光を生成する位相変調用空間光変調素子とを含む、情報記録装置。
An information recording apparatus for recording information on a recording medium by a hologram,
A light source that emits light;
A spatial light modulator that generates object light and reference light from light emitted from the light source;
An optical system for causing the object light and the reference light to interfere with each other in the recording medium,
The spatial light modulator is
A spatial light modulation element for amplitude modulation that generates the object light by modulating the amplitude of light emitted from the light source;
An information recording apparatus comprising: a phase modulation spatial light modulation element that is arranged in parallel with the amplitude modulation spatial light modulation element and generates the reference light by modulating a phase of light emitted from the light source.
前記振幅変調用空間光変調素子は、前記物体光に2次元ページデータを与える、請求項10に記載の情報記録装置。   The information recording apparatus according to claim 10, wherein the spatial light modulation element for amplitude modulation gives two-dimensional page data to the object light. 前記位相変調用空間光変調素子は、前記参照光にランダムな位相変調を与える、請求項10に記載の情報記録装置。   The information recording apparatus according to claim 10, wherein the phase modulation spatial light modulation element applies random phase modulation to the reference light. 前記空間光変調器は、請求項2〜9のいずれかに記載の空間光変調器である、請求項10に記載の情報記録装置。   The information recording apparatus according to claim 10, wherein the spatial light modulator is the spatial light modulator according to claim 2. 前記記録媒体は、フォトリフラクティブ材料により構成される、請求項10〜13のいずれかに記載の情報記録装置。   The information recording apparatus according to claim 10, wherein the recording medium is made of a photorefractive material. ホログラムによって記録媒体から情報を再生する情報再生装置であって、
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光から参照光を生成する空間光変調器と、
前記参照光を前記記録媒体に集光する光学系と、
前記参照光により前記記録媒体から発生する再生光をを検出する光検出器とを備え、
前記空間光変調器は、
前記光源から出射される光を遮断する振幅変調用空間光変調素子と、
前記振幅変調用空間光変調素子と並列に配置され、前記光源から出射される光の位相を変調することにより前記参照光を生成する位相変調用空間光変調素子とを含む、情報再生装置。
An information reproducing apparatus for reproducing information from a recording medium by a hologram,
A light source that emits light;
A spatial light modulator that generates reference light from the light emitted from the light source;
An optical system for condensing the reference light on the recording medium;
A photodetector for detecting reproduction light generated from the recording medium by the reference light,
The spatial light modulator is
A spatial light modulator for amplitude modulation that blocks light emitted from the light source;
An information reproducing apparatus including: a phase modulation spatial light modulation element that is arranged in parallel with the amplitude modulation spatial light modulation element and generates the reference light by modulating a phase of light emitted from the light source.
前記位相変調用空間光変調素子は、前記参照光に記録時と同一のランダムな位相変調を与える、請求項15に記載の情報再生装置。   The information reproducing apparatus according to claim 15, wherein the spatial light modulator for phase modulation gives the reference light the same random phase modulation as that during recording. 前記参照光により前記記録媒体から発生する透過参照光を遮断する遮光板をさらに備える、請求項15に記載の情報再生装置。   The information reproducing apparatus according to claim 15, further comprising a light shielding plate that blocks transmitted reference light generated from the recording medium by the reference light. 前記空間光変調器は、請求項3〜9のいずれかに記載の空間光変調器である、請求項15に記載の情報再生装置。   The information reproducing apparatus according to claim 15, wherein the spatial light modulator is the spatial light modulator according to claim 3. 前記記録媒体は、請求項10〜14のいずれかに記載の記録媒体である、請求項15に記載の情報再生装置。   The information reproducing apparatus according to claim 15, wherein the recording medium is the recording medium according to claim 10.
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