JP2008097759A - 情報記録再生装置および情報記録再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】参照光を位相変調素子に通さずに記録密度を向上させることができる情報記録再生装置および情報記録再生方法を提供する。
【解決手段】ホログラム情報記録再生装置１００Ａは、光ビームＰＬを出射するレーザ１と、光ビームＰＬを受けて、記録時には信号光ＳＬおよびホログラム記録媒体１０内の隣接する集光位置間で振幅変調パターンの異なる参照光ＲＬを生成し、再生時には記録時と同じ振幅変調がされた参照光ＲＬを生成する空間光振幅変調器３Ａと、参照光ＲＬがホログラム記録媒体１０に集光される位置を偏向する光偏向素子６と、記録時には信号光ＳＬと参照光ＲＬとをホログラム記録媒体１０内に集光して干渉縞を形成し、再生時には参照光ＲＬをホログラム記録媒体１０内の干渉縞に集光する対物レンズ７とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、情報記録再生装置および情報記録再生方法に関し、より特定的には、ホログラム記録媒体に対して信号光と参照光との干渉により情報を記録するとともにホログラム記録媒体に記録時と同じ参照光を照射して情報を再生する情報記録再生装置および情報記録再生方法に関する。

光メモリの分野において、記録容量の大きいホログラムメモリが注目を集めており、ホログラム記録装置の開発が進められている。

ホログラム記録は、信号光および参照光を生成し、これらをホログラム記録媒体中で干渉させることで生じる干渉縞をホログラム記録媒体に書き込むことにより行なわれる。ホログラム再生時には、記録時と等価な参照光をホログラム記録媒体の記録領域に照射することで信号光が再生される。

ホログラム記録媒体に記録できる情報量を増大させる方法として、ホログラム記録媒体の同一領域にホログラムを重ねて記録する多重記録がある。多重記録の方法としては、角度多重記録、シフト多重記録、波長多重記録など多くの方式が提案されている。また、ホログラム記録媒体の平面方向への多重記録だけでなく、厚み方向への多重記録も行なわれている。さらに、ホログラム記録媒体における記録密度の向上を図るため、上記の記録方式を組み合わせた方法についても検討されている。

従来のホログラム記録方式の一例として、ホログラム記録媒体の厚み方向への多重記録と、ホログラム記録媒体の平面方向への多重記録と、位相変調による多重記録とを組み合わせた方式が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。具体的には、レーザ光を信号光と参照光とに分け、信号光は光変調素子によって変調され、参照光は位相変調素子によって位相変調される。これらの変調された信号光および参照光は、ホログラム記録媒体中で干渉することにより記録される。

従来のホログラム記録装置は、位相変調素子とホログラム記録媒体との距離またはホログラム記録媒体への集光位置を制御することで、ホログラム記録媒体の厚み方向または平面方向への多重記録を行なう。従来のホログラム記録装置では、参照光が位相変調素子をを通るため、記録密度が向上するとされる。

また、従来のホログラムデータ記録再生装置は、空間光変調器の中央に信号光用パターンを表示し、その周囲に参照光用パターンを同時に表示させてレーザ光を照射し、空間光変調器からの直接光および回折光を集光レンズで重ね合わせて記録媒体に記録する（たとえば、特許文献２参照）。

また、従来の光情報記録装置は、対物レンズの入射瞳面における情報光の領域および参照光の領域のうちいずれか一方の領域を他方の領域が取り囲むように形成されており、参照光同士が記録媒体の情報記録層において干渉を生じ難いように参照光を空間的に変調する空間光変調器を備える（たとえば、特許文献３参照）。
特開２００５−３２２３８２号公報 特開２００６−１６４４８０号公報 国際公開第２００４／１０２５４２号パンフレット

従来のホログラム記録装置のように、参照光を位相変調素子に通して記録すると、位相変調素子を用いない場合と比較して、ホログラム記録媒体中に形成される干渉縞の情報選択性、ひいては記録密度が向上する。しかし、同一の位相変調パターンで多重記録を行なう場合、この情報選択性の向上には限界がある。

記録ごとに位相変調パターンを変化させる場合には、さらなる情報選択性の向上が期待できる。しかし、一般的に用いられる液晶を用いた位相変調素子は、その応答速度が数１０ｍｓであるため、記録および再生時のデータ転送レートが遅くなる等の課題がある。また、従来のホログラム記録装置では、信号光用の光変調素子および参照光用の位相変調素子の両方が必要となるため、光学系が複雑化し、装置の小型化も困難となる。

それゆえに、この発明の目的は、参照光を位相変調素子に通さずに記録密度を向上させることができる情報記録再生装置および情報記録再生方法を提供することである。

この発明のある局面によれば、信号光と参照光とを記録媒体内で干渉させることによって情報を記録するとともに、記録媒体に参照光を照射して情報を再生する情報記録再生装置であって、記録媒体内の隣接する集光位置で振幅変調パターンの異なる参照光を生成する空間光変調部と、記録時には信号光と参照光とを記録媒体内に集光して干渉縞を形成し、再生時には参照光を記録媒体内の干渉縞に集光する光学系とを備える。

この発明の他の局面によれば、信号光と参照光とを記録媒体内で干渉させることによって情報を記録するとともに、記録媒体に参照光を照射して情報を再生する情報記録再生装置であって、参照光の振幅変調パターンを制御する空間光変調部と、記録媒体内の隣接する集光位置で参照光の振幅変調パターンが異なるように参照光を偏向する光偏向素子と、記録時には信号光と参照光とを記録媒体内に集光して干渉縞を形成し、再生時には参照光を記録媒体内の干渉縞に集光する光学系とを備える。

好ましくは、光偏向素子は、参照光の入射位置に応じて参照光の記録媒体への入射角度を変化させる。

好ましくは、空間光変調部は、電気的な制御により、参照光の位置、サイズおよび振幅変調パターンの少なくとも１つを制御する。

好ましくは、空間光変調部は、機械的な制御により、参照光の位置、サイズおよび振幅変調パターンの少なくとも１つを制御する。

好ましくは、空間光変調部は、記録媒体内の隣接する集光位置で参照光の振幅変調パターンの相関が所定値以下となるように参照光を変調する。

好ましくは、光偏向素子は、記録媒体内の隣接する集光位置で参照光の振幅変調パターンの相関が所定値以下となるように参照光を偏向する。

好ましくは、空間光変調部は、記録時には光ビームから信号光および参照光を分割し、再生時には光ビームから参照光を分割する回折素子と、回折素子によって分割された信号光の振幅を変調する空間光変調器と、回折素子によって分割された参照光の振幅を変調する振幅変調マスクとを含む。

好ましくは、空間光変調部は、信号光および参照光の少なくとも一方を多階調に変調する。

好ましくは、空間光変調部は、デジタルミラーデバイスである。
好ましくは、空間光変調部は、液晶パネルである。

好ましくは、光偏向素子は、プリズムである。
好ましくは、光偏向素子は、回折格子である。

この発明のさらに他の局面によれば、信号光と参照光とを記録媒体内で干渉させることによって情報を記録するとともに、記録媒体に参照光を照射して情報を再生する情報記録再生方法であって、記録媒体内の隣接する集光位置で振幅変調パターンの異なる参照光を生成するステップと、記録時には信号光と参照光とを記録媒体内に集光して干渉縞を形成し、再生時には参照光を記録媒体内の干渉縞に集光するステップとを備える。

この発明のさらに他の局面によれば、信号光と参照光とを記録媒体内で干渉させることによって情報を記録するとともに、記録媒体に参照光を照射して情報を再生する情報記録再生方法であって、参照光の振幅変調パターンを制御するステップと、記録媒体内の隣接する集光位置で参照光の振幅変調パターンが異なるように参照光を偏向するステップと、記録時には信号光と参照光とを記録媒体内に集光して干渉縞を形成し、再生時には参照光を記録媒体内の干渉縞に集光するステップとを備える。

この発明によれば、参照光を位相変調素子に通さずに記録密度を向上させることができる。

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。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１によるホログラム記録再生装置１００Ａの概略的な構成を示した側面図である。

図１を参照して、実施の形態１のホログラム記録再生装置１００Ａは、レーザ１と、コリメートレンズ２と、空間光振幅変調器３Ａと、偏光ビームスプリッタ４と、１／４波長板５と、光偏向素子６と、対物レンズ７と、撮像素子８とを備える。ホログラム記録再生装置１００Ａは、ホログラム記録媒体１０に対して情報を記録するとともに、ホログラム記録媒体１０から情報を再生する。ホログラム記録媒体１０は反射膜９を有する。ホログラム記録再生装置１００Ａでは、以下に説明するように、空間シフト多重記録方式とフォーカスシフト多重記録方式とを組み合わせた方式を用いている。

まず、ホログラム記録再生装置１００Ａの記録時の動作について説明する。
レーザ１から出射された光ビームＰＬは、コリメートレンズ２を通って平行光となり、空間光振幅変調器３Ａに導かれる。空間光振幅変調器３Ａは、光ビームＰＬを信号光ＳＬと参照光ＲＬとに分割する。信号光ＳＬおよび参照光ＲＬは、空間光振幅変調器３Ａのそれぞれの位置において、必要に応じて電気的に振幅変調を受ける。信号光ＳＬの振幅変調パターンは、ホログラム記録媒体１０に記録されるデータに基づいて生成される。参照光ＲＬの振幅変調パターンについては後述する。

信号光ＳＬおよび参照光ＲＬは、光路Ｐ１を通って、偏光ビームスプリッタ４を透過する。偏光ビームスプリッタ４を透過した信号光ＳＬおよび参照光ＲＬは、１／４波長板５を通って円偏光に変換され、光偏向素子６に導かれる。光偏向素子６は、信号光ＳＬと参照光ＲＬとが分離された面に入射するように固定される。光偏向素子６は、参照光ＲＬの光路を偏向する一方で、信号光ＳＬの光路は偏向しない。

光偏向素子６を通過した信号光ＳＬおよび参照光ＲＬは、対物レンズ７によってホログラム記録媒体１０の内部に集光される。ホログラム記録媒体１０の内部に集光された信号光ＳＬと参照光ＲＬとは干渉し、その干渉縞が記録される。ホログラム記録媒体１０には、信号光ＳＬおよび参照光ＲＬが入射する面の反対側の面に反射膜９が設けられており、信号光ＳＬはこの反射膜９上に集光される。

次に、ホログラム記録再生装置１００Ａの再生時の動作について説明する。
ホログラム記録再生装置１００Ａは、再生時には、空間光振幅変調器３Ａによって参照光ＲＬだけを生成し、信号光ＳＬは生成しない。参照光ＲＬは、記録時と同様に、偏光ビームスプリッタ４を透過し、１／４波長板５を経て円偏光に変換される。円偏光に変換された参照光ＲＬは、光偏向素子６を通過して偏向された後、対物レンズ７によりホログラム記録媒体１０中に集光される。ホログラム記録再生装置１００Ａは、参照光ＲＬの照射により、ホログラム記録媒体１０内に記録されていた干渉縞の情報に従った再生光ＣＬを生成する。

再生光ＣＬは、ホログラム記録媒体１０の反射膜９で反射された後、光路Ｐ２をたどって、対物レンズ７を通過する。対物レンズ７を通過した再生光ＣＬは、１／４波長板５によって円偏光から直線偏光に変換される。直線偏光に変換された再生光ＣＬは、偏光ビームスプリッタ４により反射され、撮像素子８に導かれる。撮像素子８は、再生光ＣＬの強度分布パターンを検出し、再生信号が生成される。

上述のように、実施の形態１のホログラム記録再生装置１００Ａは、空間光振幅変調器３Ａによって、信号光ＳＬおよび参照光ＲＬの位置、領域サイズおよび振幅変調パターンを電気的に制御して生成する。このため、ホログラム記録再生装置１００Ａにおいて解像度の高い空間光振幅変調器３Ａを用いることにより、信号光ＳＬおよび参照光ＲＬの位置、領域サイズおよび振幅変調パターンを任意に制御することができる。

空間光振幅変調器３Ａとしては、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いるのが好ましい。これは、ＤＭＤが応答速度および反射率の点で他の空間光振幅変調器より優れているためである。空間光振幅変調器３Ａとしては、液晶パネルを用いてもよい。空間光振幅変調器３Ａに液晶パネルを用いた場合、光学系の配置が単純となり、ホログラム記録再生装置１００Ａの小型化につながる。

次に、ホログラム記録再生装置１００Ａにおけるフォーカスシフト多重記録について説明する。

図２は、図１のホログラム記録再生装置１００Ａにおいて光偏向素子６により参照光ＲＬの光路が偏向される様子を示した図である。

図２に示すように、光偏向素子６は、参照光ＲＬの入射する位置に応じて、参照光ＲＬの光路を参照光ＲＬ１，ＲＬ２に偏向させる。対物レンズ７は、参照光ＲＬ１，ＲＬ２および信号光ＳＬをホログラム記録媒体１０の反射膜９上に集光する。このように、参照光ＲＬのホログラム記録媒体１０への入射角度を変化させることで、信号光ＳＬと参照光ＲＬとで干渉する領域がホログラム記録媒体１０の厚み方向（Ｚ方向）に変化する。これにより、フォーカスシフト多重記録を実現できる。

光偏向素子６としては、たとえばプリズム、回折格子を用いることができる。プリズムでは、その頂角に応じて参照光ＲＬの偏向角度が変化する。これにより、ホログラム記録媒体１０の厚み方向への多重記録が実現できる。

また、ホログラム記録媒体１０を平面方向（Ｘ，Ｙ方向）に駆動すると、ホログラム記録媒体１０の異なる領域にホログラムＳＲを記録することができる。これにより、空間シフト多重記録を実現できる。さらに、実施の形態１のホログラム記録再生装置１００Ａでは、上記のフォーカスシフト多重記録と空間シフト多重記録とを組み合わせた複合多重記録が可能である。

図３は、図１のホログラム記録再生装置１００Ａによるホログラム記録媒体１０内の複合多重記録の状態を模式的に表わした図である。

図３に示すように、ホログラム記録媒体１０内のホログラム群ＨＧにおいて、記録されるホログラムは近傍のホログラムと複雑に重なり合っている。図３，４を参照して、ホログラム記録再生装置１００Ａの特徴である、隣接する領域では参照光ＲＬの振幅変調パターンを変えてホログラムを記録する効果について説明する。

上述のように、フォーカスシフト多重記録と空間シフト多重記録とを組み合わせて複合多重記録を行なうと、図３のホログラム群ＨＧにおけるホログラムは複雑に重なり合う。この全てのホログラムを同一の振幅変調パターンをもつ参照光ＲＬで記録した場合、ホログラム記録媒体１０内の隣接する領域に記録されている情報も同時に再生してしまう。この結果、再生光ＣＬにはクロストークが多く含まれることになる。

図４は、図１のホログラム記録再生装置１００Ａにおいて異なる角度からの参照光ＲＬ１，ＲＬ２が信号光ＳＬと干渉する様子を示した図である。

図４を参照して、角度θ１で入射する参照光ＲＬ１は、振幅変調パターンＭＤ１を有し、信号光ＳＬと干渉することでホログラムＳＲ１が形成される。角度θ２で入射する参照光ＲＬ２は、振幅変調パターンＭＤ２を有し、信号光ＳＬと干渉することでホログラムＳＲ２が形成される。

図４に示すように、ホログラム記録媒体１０内の隣接する領域に複数の情報を記録する際、異なる振幅変調パターンを有する参照光ＲＬ１，ＲＬ２を用いると、記録時と同一の参照光に対応するホログラムＳＲ１，ＳＲ２でのみ再生光ＣＬが生成される。この結果、再生光ＣＬのクロストークは減少する。

特に、隣接する領域での記録において、参照光ＲＬ１，ＲＬ２の振幅変調パターンＭＤ１，ＭＤ２の相関が所定値以下となるように空間光振幅変調器３Ａまたは光偏向素子６を設計していれば、上記のクロストーク低減の効果をさらに高めることができる。光偏向素子６を用いて隣接する領域での振幅変調パターンＭＤ１，ＭＤ２の輝点位置の相関が所定値以下となるように参照光ＲＬ１，ＲＬ２を偏向する場合、空間光振幅変調器３Ａは通常の空間光振幅変調器であってもよい。

図４のように、隣接する領域の記録において、参照波面での相関が小さい振幅変調パターンＭＤ１，ＭＤ２を有する参照光ＲＬ１，ＲＬ２で多重記録を行なう場合、参照光ＲＬ１，ＲＬ２の振幅変調を任意に与える場合に比べてクロストークの影響を低減できる。

上記のように、参照光ＲＬ１，ＲＬ２の振幅変調パターンＭＤ１，ＭＤ２を変えて多重記録を行なうことで、再生光ＣＬのクロストークの影響は低減する。なお、図４では、振幅変調パターンＭＤ１，ＭＤ２は、光が通過するかしないかの２階調としているが、これをグレーレベルを含む多階調とすることも可能である。これにより、ホログラムの記録密度をさらに高めることができる。

上記のクロストーク減少の効果を検証した実験結果を図５，６に示す。実験に際して、振幅変調パターンＭＤ１，ＭＤ２の変化は、参照波面での相関を考慮して決定された。

実験では、レーザ１として波長５３２ｎｍのＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザを、空間光振幅変調器３ＡとしてＤＭＤを、光偏向素子６として０．１度から０．５度まで０．１度ごとの複数の頂角を有するプリズムを用いている。なお、図５，６において、横軸はホログラム記録媒体１０における記録領域のシフト量（μｍ）を、縦軸はホログラムＳＲでの回折効率を示す。ここで、回折効率は、各振幅変調パターンにおいて、プリズム頂角０．１度のときの最大回折効率を１としている。

図５は、光偏向素子６におけるＸ方向のシフト選択性を回折効率で評価した一例を示した図である。

図５の実験では、まず、ホログラム記録媒体１０のある領域に振幅変調パターンＡの参照光ＲＬａを用いてプリズム頂角０．１度の部分で情報をホログラム記録した。その後、プリズムの頂角を０．１度から０．５度まで０．１度ごとに変化させて振幅変調パターンＡの参照光ＲＬａをホログラムＳＲに照射し、各プリズム頂角におけるＸ方向のシフト選択性を回折効率で評価した。

図５に示すように、記録時と同じ振幅変調パターンＡを有する参照光ＲＬａを再生時に照射した場合、ホログラムＳＲでの回折効率は記録領域の近傍においてもある一定の回折効率が残ることが分かる。

図６は、光偏向素子６におけるＸ方向のシフト選択性を回折効率で評価した他の一例を示した図である。

図６の実験では、まず、ホログラム記録媒体１０のある領域に振幅変調パターンＡの参照光ＲＬａを用いてプリズム頂角０．１度の部分で情報をホログラム記録した。その後、プリズムの頂角を０．１度から０．５度まで０．１度ごとに変化させて振幅変調パターンＢの参照光ＲＬｂをホログラムＳＲに照射し、各プリズム頂角におけるＸ方向のシフト選択性を回折効率で評価した。

図６に示すように、記録時と異なる振幅変調パターンＢを有する参照光ＲＬｂを再生時に照射した場合、ホログラムＳＲでの回折効率は、記録領域の近傍において、同一の振幅変調パターンＡの参照光ＲＬａを用いた場合よりも低減することが分かる。

つまり、ホログラム記録領域１０の隣接する領域に情報を記録する際、参照光ＲＬの振幅変調パターンを変えて情報を記録および再生することで、クロストーク量を最大で約１／４にまで低減できる。これにより、ホログラム多重記録におけるピッチを短く設定することができる。上記の実験において、光偏向素子６として用いられたプリズムは、たとえば回折格子に置き換えることも可能である。

以上のように、実施の形態１によれば、ホログラム記録媒体１０の隣接する領域に多重記録を行なう際、振幅変調パターンの異なる参照光ＲＬｂを用いて情報を記録および再生することにより、再生光ＣＬのクロストークを低減し、より高密度な多重記録を実現することができる。また、振幅変調パターンが同一の参照光ＲＬａを用いた場合と比較しても、クロストークの少ない多重記録が可能となる。

また、実施の形態１のホログラム記録再生装置１００Ａは、フォーカスシフト多重記録と空間シフト多重記録とを組み合わせた複合多重記録が可能である。さらに、ホログラム記録媒体１０の隣接した領域への記録時に振幅変調パターンの異なる参照光ＲＬｂを用いることで、記録領域間でのクロストークを低減し、高密度記録を実現できる。

また、実施の形態１のホログラム記録再生装置１００Ａは、複数の多重記録方式と、参照光ＲＬの振幅変調パターンを変化させて多重記録する方式とを組み合わせて記録再生を行なうことを特徴の一つとする。これにより、各多重記録方式における記録ピッチを狭めることができ、多重記録方式の種類を選ばずに記録密度の向上が実現できる。

また、実施の形態１のホログラム記録再生装置１００Ａは、参照光ＲＬの複数の振幅変調パターンにおいて、振幅変調された参照光ＲＬの振幅変調パターンの輝点の位置が重ならないように生成することを特徴の一つとする。これにより、任意に選ばれた複数の振幅変調パターンを用いて多重記録を行なう場合よりも効果的に再生光ＣＬのクロストークを低減できる。この結果、さらなる情報の高密度記録が可能となる。

なお、実施の形態１では、ホログラム記録媒体１０に対して情報を記録するとともに、ホログラム記録媒体１０から情報を再生するホログラム情報記録再生装置１００Ａを例に説明してきた。しかし、これは一例であって、ホログラム記録媒体１０に対して情報を記録するホログラム情報記録装置と、ホログラム記録媒体１０から情報を再生するホログラム情報再生装置とに分けて説明することも可能である。このことは、他の実施の形態および変形例においても同様である。

（実施の形態１の変形例）
実施の形態１の変形例におけるホログラム記録再生装置１００ａは、図１と同様の構成であるが、参照光ＲＬを生成する際、信号光ＳＬおよび参照光ＲＬの位置関係を空間光振幅変調器３Ａ上で変更できる点において、実施の形態１のホログラム記録再生装置１００Ａと異なる。その他の基本的な構成は実施の形態１と同様であるため、重複する部分の説明はここでは繰り返さない。ホログラム記録再生装置１００ａでは、以下に説明するように、空間シフト多重記録方式とフォーカスシフト多重記録方式に加え回転多重記録を組み合わせた方式を用いている。

ホログラム記録再生装置１００ａは、ホログラム記録媒体１０をＸ，Ｙ方向に駆動させることで、ホログラム記録媒体１０中の異なる領域に干渉縞を記録する空間シフト多重記録を行なうことができる。

また、ホログラム記録再生装置１００ａは、空間光振幅変調器３Ａによって信号光ＳＬおよび参照光ＲＬの位置、領域サイズおよび振幅変調パターンを電気的に制御できる。これにより、変形例の空間光振幅変調器３Ａでは、信号光ＳＬに対する参照光ＲＬの位置を変えることができる。したがって、ホログラム記録再生装置１００ａは、ホログラム記録媒体１０中の同一領域に回転多重記録を行なうことができる。

さらに、図１を参照して、ホログラム記録再生装置１００ａでは、参照光ＲＬの光路Ｐ１上に光偏向素子６が配置されている。光偏向素子６は、参照光ＲＬの光路を偏向させ、参照光ＲＬのホログラム記録媒体１０への入射角度を変化させる。これにより、信号光ＳＬと参照光ＲＬとで干渉する領域がホログラム記録媒体１０の厚み方向（Ｚ方向）に変化する。このように、参照光ＲＬを光偏向素子６に通過させることで、フォーカスシフト多重記録を実現できる。

さらに、変形例の光偏向素子６は、Ｚ軸を中心に回転できる機構を有する。これにより、光偏向素子６は、信号光ＳＬに対する参照光ＲＬの位置が変化しても、参照光ＲＬの光路上で参照光ＲＬの光路を偏向して対物レンズ７に導くことができる。

上記のように、変形例のホログラム記録再生装置１００ａは、空間シフト多重記録方式と、回転多重記録方式と、フォーカスシフト多重記録方式とを組み合わせた複合多重記録を実現することができる。

また、変形例のホログラム記録再生装置１００ａは、ホログラム記録媒体１０中の同一または近傍の領域に情報を多重記録する際、参照光ＲＬの振幅変調パターンを変えることで、再生光ＣＬのクロストークを低減できる。

また、変形例のホログラム記録再生装置１００ａは、参照光ＲＬの振幅変調パターンに変化を付与する空間光振幅変調器３Ａにおいて、参照光ＲＬの位置および振幅変調パターンを電気的に制御することを特徴の一つとする。このように、空間光振幅変調器３Ａによって電気的に参照光ＲＬの振幅変調パターンを制御することで、記録再生における応答速度の高速化を実現できる。

［実施の形態２］
図７は、この発明の実施の形態２によるホログラム記録再生装置１００Ｂの概略的な構成を示した側面図である。

図７を参照して、実施の形態２のホログラム記録再生装置１００Ｂは、空間光振幅変調器３Ａが空間光振幅変調器３Ｂに置き換えられ、振幅変調マスク１８および回折素子２１が新たに追加された点において、実施の形態１のホログラム記録再生装置１００Ａと異なる。その他の基本的な構成は実施の形態１と同様であるため、重複する部分の説明はここでは繰り返さない。

回折素子２１は、光軸を中心にして回転し、透明基板２２と、回折格子２３，２４ａ，２４ｂとを含む。透明基板２２は、コリメートレンズ２と空間光振幅変調器３Ｂとの間に配置されている。回折格子２３は、透明基板２２のコリメートレンズ２側に配置され、光ビームＰＬを信号光ＳＬと参照光ＲＬａ，ＲＬｂとに分離する。回折格子２４ａ，２４ｂは、透明基板２２の空間光振幅変調器３Ｂ側に配置され、回折格子２３によって回折された参照光ＲＬａ，ＲＬｂを信号光ＳＬと同方向にそれぞれ回折する。

空間光振幅変調器３Ｂは、回折格子２３によって分離生成された信号光ＳＬのみを変調する。振幅変調マスク１８は、振幅変調部１８ａ，１８ｂを含む。振幅変調部１８ａは、回折格子２３によって分離生成された参照光ＲＬａの振幅を変調する。振幅変調部１８ｂは、回折格子２３によって分離生成された参照光ＲＬｂの振幅を変調する。このように、空間光振幅変調器３Ｂでは、参照光ＲＬａ，ＲＬｂを生成する必要がないので、１回の記録における信号光ＳＬのデータ量を増大させることができる。

上記のように、実施の形態２では、回折素子２１により光ビームＰＬを信号光ＳＬと参照光ＲＬａ，ＲＬｂとに分離しているが、回折素子２１をビームスプリッタなどで置換することも可能である。また、振幅変調マスク１８を光路に対する垂直平面（Ｘ，Ｙ方向）に駆動させるか、またはＸ，Ｙ平面に沿って回転させることで、参照光ＲＬの振幅変調パターンに変化を与えることができる。

以上のように、実施の形態２によれば、信号光ＳＬのみを空間光振幅変調器３Ｂで生成し、参照光ＲＬａ，ＲＬｂを振幅変調マスク１８に通すことで、１回の記録における信号光ＳＬのデータ量を増大させることができる。

また、実施の形態２のホログラム記録再生装置１００Ｂでは、参照光ＲＬがホログラム記録媒体１０に入射する以前に振幅変調マスク１８を通過し、振幅変調マスク１８を機械的に駆動することで参照光ＲＬａ，ＲＬｂの振幅変調パターンを変化させることを特徴の一つとする。これにより、電気的に振幅変調を制御する比較的高価な素子を用いることなく振幅変調を与えることができる。

［実施の形態３］
図８は、この発明の実施の形態３によるホログラム記録再生装置１００Ｃの概略的な構成を示した側面図である。

図８を参照して、実施の形態３のホログラム記録再生装置１００Ｃは、空間光振幅変調器３Ａが空間光振幅変調器３Ｃに置き換えられ、光偏向素子６が光路中から除かれた点で、実施の形態１のホログラム記録再生装置１００Ａと異なる。その他の基本的な構成は実施の形態１と同様であるため、重複する部分の説明はここでは繰り返さない。

上記したように、ホログラム記録再生装置１００Ｃは、１／４波長板５と対物レンズ７との間の光路に光偏向素子６を有さない。よって、１／４波長板５を通過した参照光ＲＬは、光路が偏向されることなく対物レンズ７へと導かれる。

ホログラム記録再生装置１００Ｃは、ホログラム記録媒体１０を平面方向（Ｘ，Ｙ方向）に駆動させることで、ホログラム記録媒体１０の異なる領域に干渉縞を記録することができる。すなわち、ホログラム記録再生装置１００Ｃは、空間シフト多重記録方式によって情報を記録することができる。

ホログラム記録再生装置１００Ｃは、空間シフト多重記録において、特に、ホログラム記録媒体１０のある領域の近傍に情報を記録する際、空間光振幅変調器３Ｃによって参照光ＲＬの振幅変調パターンを変えて情報を記録する。ゆえに、再生光ＣＬのクロストークを低減できる。これにより、ホログラム多重記録でのシフトピッチをより短くとることができ、情報の高密度記録が実現できる。

（実施の形態３の変形例）
実施の形態３の変形例におけるホログラム記録再生装置１００ｃは、図８と同様の構成であるが、参照光ＲＬを生成する際、信号光ＳＬおよび参照光ＲＬの位置関係を空間光振幅変調器３Ｃ上で変更できる点において、実施の形態３のホログラム記録再生装置１００Ｃと異なる。その他の基本的な構成は実施の形態３と同様であるため、重複する部分の説明はここでは繰り返さない。ホログラム記録再生装置１００ｃでは、以下に説明するように、空間シフト多重記録方式と回転多重記録とを組み合わせた方式を用いている。

ホログラム記録再生装置１００ｃは、空間光振幅変調器３Ｃによって信号光ＳＬおよび参照光ＲＬの位置、領域サイズおよび振幅変調パターンを電気的に制御できる。これにより、変形例の空間光振幅変調器３Ｃでは、信号光ＳＬに対する参照光ＲＬの位置を変えることができる。

図９は、図８のホログラム記録再生装置１００ｃにおける空間光振幅変調器３Ｃの概略的な構成を示した上面図である。

図９に示すように、空間光振幅変調器３Ｃは、中央部において信号光ＳＬを変調し、周縁部において一対の参照光Ｒａ〜Ｒｆを変調する。空間光振幅変調器３Ｃは、信号光ＳＬの位置を変化させずに、参照光Ｒａ〜Ｒｆを回転により移動させることで、ホログラム記録媒体１０内における信号光ＳＬおよび参照光Ｒａ〜Ｒｆの集光点を変化させることなく多重記録を行なうことができる。

すなわち、変形例のホログラム記録再生装置１００ｃは、信号光ＳＬと参照光Ｒａ〜Ｒｆとの位置関係を変化させることで、ホログラム記録媒体１０内の同一領域での回転多重記録を実現できる。この回転多重記録において、同一領域に記録する際の参照光ＲＬの振幅変調パターンを記録毎に変化させることで、再生光ＣＬのクロストークを低減できる。これにより、信号光ＳＬを中心とした参照光ＲＬの回転角度ピッチをより細かくとった多重記録が可能となり、高密度記録を実現できる。

また、空間光振幅変調器３Ｃにおいて、参照光Ｒａ〜Ｒｆを機械的に回転させず、信号光ＳＬを中心に参照光Ｒａ〜Ｒｆの位置を円周上に移動させるだけで、信号光ＳＬから見た振幅変調パターンが変化した参照光Ｒａ〜Ｒｆを生成することができる。この場合、実際には振幅変調パターンを変えなくても、振幅変調パターンを変化させて情報を記録したのと同様の効果が得られる。

さらに、変形例のホログラム記録再生装置１００ｃは、ホログラム記録媒体１０をＸ，Ｙ方向に駆動させることで、ホログラム記録媒体１０中の異なる領域に干渉縞を記録する空間シフト多重記録も行なうことができる。したがって、ホログラム記録再生装置１００ｃは、空間シフト多重記録方式と回転多重記録方式とを組み合わせた複合多重記録を行なうことが可能である。

上記の複合多重記録において、ホログラム記録媒体１０の同一領域および近傍領域に多重記録を行なう場合、異なる振幅変調パターンの参照光ＲＬを用いることで多重記録時の記録密度を向上させることができる。

［実施の形態４］
図１０は、この発明の実施の形態４によるホログラム記録再生装置１００Ｄの概略的な構成を示した側面図である。

図１０を参照して、実施の形態４のホログラム記録再生装置１００Ｄは、振幅変調マスク１８が振幅変調マスク１８Ｄに置き換えられ、光偏向素子６が光路中から除かれた点で、実施の形態２のホログラム記録再生装置１００Ｂと異なる。その他の基本的な構成は実施の形態２と同様であるため、重複する部分の説明はここでは繰り返さない。

上記したように、ホログラム記録再生装置１００Ｄは、１／４波長板５と対物レンズ７との間の光路に光偏向素子６を有さない。よって、１／４波長板５を通過した参照光ＲＬは、光路が偏向されることなく対物レンズ７へと導かれる。

回折格子２３は、光ビームＰＬを信号光ＳＬと参照光ＲＬａ，ＲＬｂとに分離する際、信号光ＳＬに対する参照光ＲＬａ，ＲＬｂの位置を制御できる。振幅変調マスク１８Ｄは、参照光ＲＬａを変調する振幅変調部１８ａｄと、参照光ＲＬｂを変調する振幅変調部１８ｂｄとを含む。しかし、図１１に示すように、振幅変調マスク１８Ｄにおいて、振幅変調部１８ａｄ，１８ｂｄは必ずしも分離しているわけではない。

図１１は、図１０のホログラム記録再生装置１００Ｄにおける振幅変調マスク１８Ｄの概略的な構成を示した上面図である。

図１１に示すように、振幅変調マスク１８Ｄは、信号光ＳＬの周囲に沿ってリング状に形成され、異なる振幅変調パターンを有する一対の参照光Ｒａ〜Ｒｆを変調する。これにより、ホログラム記録媒体１０の同一領域に情報を回転多重記録でき、かつ、その際に用いられる参照光Ｒａ〜Ｒｆの振幅変調パターンは記録ごとに異なる。したがって、多重記録時の記録密度を向上させることができる。

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。

この発明の実施の形態１によるホログラム記録再生装置１００Ａの概略的な構成を示した側面図である。 図１のホログラム記録再生装置１００Ａにおいて光偏向素子６により参照光ＲＬの光路が偏向される様子を示した図である。 図１のホログラム記録再生装置１００Ａによるホログラム記録媒体１０内の複合多重記録の状態を模式的に表わした図である。 図１のホログラム記録再生装置１００Ａにおいて異なる角度からの参照光ＲＬ１，ＲＬ２が信号光ＳＬと干渉する様子を示した図である。 光偏向素子６におけるＸ方向のシフト選択性を回折効率で評価した一例を示した図である。 光偏向素子６におけるＸ方向のシフト選択性を回折効率で評価した他の一例を示した図である。 この発明の実施の形態２によるホログラム記録再生装置１００Ｂの概略的な構成を示した側面図である。 この発明の実施の形態３によるホログラム記録再生装置１００Ｃの概略的な構成を示した側面図である。 図８のホログラム記録再生装置１００ｃにおける空間光振幅変調器３Ｃの概略的な構成を示した上面図である。 この発明の実施の形態４によるホログラム記録再生装置１００Ｄの概略的な構成を示した側面図である。 図１０のホログラム記録再生装置１００Ｄにおける振幅変調マスク１８Ｄの概略的な構成を示した上面図である。

符号の説明

１ レーザ、２ コリメートレンズ、３Ａ〜３Ｃ 空間光振幅変調器、４ 偏光ビームスプリッタ、５ １／４波長板、６ 光偏向素子、７ 対物レンズ、８ 撮像素子、９ 反射膜、１０ ホログラム記録媒体、１８，１８Ｄ 振幅変調マスク、１８ａ，１８ａｄ，１８ｂ，１８ｂｄ 振幅変調部、２１ 回折素子、２２ 透明基板、２３，２４ａ，２４ｂ 回折格子、１００Ａ〜１００Ｄ ホログラム記録再生装置。

Claims (15)

1. 信号光と参照光とを記録媒体内で干渉させることによって情報を記録するとともに、前記記録媒体に前記参照光を照射して情報を再生する情報記録再生装置であって、
   前記記録媒体内の隣接する集光位置で振幅変調パターンの異なる前記参照光を生成する空間光変調部と、
   記録時には前記信号光と前記参照光とを前記記録媒体内に集光して干渉縞を形成し、再生時には前記参照光を前記記録媒体内の干渉縞に集光する光学系とを備える、情報記録再生装置。
2. 信号光と参照光とを記録媒体内で干渉させることによって情報を記録するとともに、前記記録媒体に前記参照光を照射して情報を再生する情報記録再生装置であって、
   前記参照光の振幅変調パターンを制御する空間光変調部と、
   前記記録媒体内の隣接する集光位置で前記参照光の振幅変調パターンが異なるように前記参照光を偏向する光偏向素子と、
   記録時には前記信号光と前記参照光とを前記記録媒体内に集光して干渉縞を形成し、再生時には前記参照光を前記記録媒体内の干渉縞に集光する光学系とを備える、情報記録再生装置。
3. 前記光偏向素子は、前記参照光の入射位置に応じて前記参照光の前記記録媒体への入射角度を変化させる、請求項２に記載の情報記録再生装置。
4. 前記空間光変調部は、電気的な制御により、前記参照光の位置、サイズおよび振幅変調パターンの少なくとも１つを制御する、請求項１または２に記載の情報記録再生装置。
5. 前記空間光変調部は、機械的な制御により、前記参照光の位置、サイズおよび振幅変調パターンの少なくとも１つを制御する、請求項１または２に記載の情報記録再生装置。
6. 前記空間光変調部は、前記記録媒体内の隣接する集光位置で前記参照光の振幅変調パターンの相関が所定値以下となるように前記参照光を変調する、請求項１に記載の情報記録再生装置。
7. 前記光偏向素子は、前記記録媒体内の隣接する集光位置で前記参照光の振幅変調パターンの相関が所定値以下となるように前記参照光を偏向する、請求項２に記載の情報記録再生装置。
8. 前記空間光変調部は、
   記録時には前記光ビームから前記信号光および前記参照光を分割し、再生時には前記光ビームから前記参照光を分割する回折素子と、
   前記回折素子によって分割された前記信号光の振幅を変調する空間光変調器と、
   前記回折素子によって分割された前記参照光の振幅を変調する振幅変調マスクとを含む、請求項１または２に記載の情報記録再生装置。
9. 前記空間光変調部は、前記信号光および前記参照光の少なくとも一方を多階調に変調する、請求項１または２に記載の情報記録再生装置。
10. 前記空間光変調部は、デジタルミラーデバイスである、請求項１または２に記載の情報記録再生装置。
11. 前記空間光変調部は、液晶パネルである、請求項１または２に記載の情報記録再生装置。
12. 前記光偏向素子は、プリズムである、請求項２に記載の情報記録再生装置。
13. 前記光偏向素子は、回折格子である、請求項２に記載の情報記録再生装置。
14. 信号光と参照光とを記録媒体内で干渉させることによって情報を記録するとともに、前記記録媒体に前記参照光を照射して情報を再生する情報記録再生方法であって、
    前記記録媒体内の隣接する集光位置で振幅変調パターンの異なる前記参照光を生成するステップと、
    記録時には前記信号光と前記参照光とを前記記録媒体内に集光して干渉縞を形成し、再生時には前記参照光を前記記録媒体内の干渉縞に集光するステップとを備える、情報記録再生方法。
15. 信号光と参照光とを記録媒体内で干渉させることによって情報を記録するとともに、前記記録媒体に前記参照光を照射して情報を再生する情報記録再生方法であって、
    前記参照光の振幅変調パターンを制御するステップと、
    前記記録媒体内の隣接する集光位置で前記参照光の振幅変調パターンが異なるように前記参照光を偏向するステップと、
    記録時には前記信号光と前記参照光とを前記記録媒体内に集光して干渉縞を形成し、再生時には前記参照光を前記記録媒体内の干渉縞に集光するステップとを備える、情報記録再生方法。

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