JP2008305491A - 記録再生装置、位相制御方法、再生装置、位相変調素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】DC光の加算読み出し時において、記録時または再生時の何れかでのみ参照光とDC光に「π/2」の位相差を与えるための構成を簡易化し、装置小型化・低コスト化を図る。
【解決手段】信号光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第1の領域と参照光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第2の領域とについて、それぞれの領域を透過した光に所定の位相差が与えられるようにしてその物理構造が与えられた位相変調素子を備える。そして、記録時または再生時にのみ上記信号光エリアを透過した光と上記参照光エリアを透過した光とに上記所定の位相差が与えられるようにして、上記位相変調素子に物理的な力を加えるようにして駆動する。記録時または再生時の何れかでのみ参照光とDC光に「π/2」の位相差を与えるための構成として、例えば別途の空間光変調器を用いる場合と比較すれば、その構成は非常に簡易なものとすることができる。
【選択図】図12
【解決手段】信号光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第1の領域と参照光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第2の領域とについて、それぞれの領域を透過した光に所定の位相差が与えられるようにしてその物理構造が与えられた位相変調素子を備える。そして、記録時または再生時にのみ上記信号光エリアを透過した光と上記参照光エリアを透過した光とに上記所定の位相差が与えられるようにして、上記位相変調素子に物理的な力を加えるようにして駆動する。記録時または再生時の何れかでのみ参照光とDC光に「π/2」の位相差を与えるための構成として、例えば別途の空間光変調器を用いる場合と比較すれば、その構成は非常に簡易なものとすることができる。
【選択図】図12
Description
本発明は、参照光と信号光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体に対する記録再生を行う記録再生装置、及びそのような記録装置に好適な位相制御方法に関する。また、再生装置と位相変調素子に関する。
Yasuda et al.,Optics Letters,vol.31,p1639(2006)
Yasuda et al.,Optics Letters,vol.31,p2607(2006)
Yasuda et al.,Optics Letters,vol.32,p160(2007)
ホログラム記録再生方式において、特に光ストレージ系の分野におけるホログラム記録再生方式では、光強度変調として例えば透過型液晶パネルやDMD(Digital Micro mirror Device)などのSLM(空間光変調器)が使用され、信号光にbit1(例えば光強度=強)、bit0(例えば光強度=弱)のパターン配列が得られるような強度変調をかけるようにされる。
このとき、SLMにおいては、例えば図2に示されるようにしてその中心部において記録データに応じて光強度変調を与えて信号光を生成すると共に、その周りに輪状に光を透過させることで参照光を生成するようにされている。そして、記録データに応じて変調された信号光は、上記参照光と共にホログラム記録媒体に対して照射され、これにより、これら信号光と参照光との干渉縞がデータとしてホログラム記録媒体に記録される。
このとき、SLMにおいては、例えば図2に示されるようにしてその中心部において記録データに応じて光強度変調を与えて信号光を生成すると共に、その周りに輪状に光を透過させることで参照光を生成するようにされている。そして、記録データに応じて変調された信号光は、上記参照光と共にホログラム記録媒体に対して照射され、これにより、これら信号光と参照光との干渉縞がデータとしてホログラム記録媒体に記録される。
また、データの再生時においては、例えば図3に示されるようにSLMにおいて上記参照光のみを生成してこれをホログラム記録媒体に対して照射することで、上記干渉縞に応じた回折光を得るようにされる。この回折光に応じた像を例えばCCD(Charge Coupled Device)センサやCMOS(Complementary Oxide Semiconductor)センサなどのイメージセンサ上に結像させ、記録ビットの各値を得てデータ再生を行う。
このようにして信号光と参照光とを同一光軸上で照射するホログラム記録再生方式は、コアキシャル方式として知られている。
このようにして信号光と参照光とを同一光軸上で照射するホログラム記録再生方式は、コアキシャル方式として知られている。
ここで、上記説明のように、ホログラム記録媒体に記録されたデータを読み出すにあたっては、原理的には、参照光のみを生成してこれを照射すればよいものとなるが、近年、再生性能の改善を狙った新たな手法として、再生時において信号光エリアにベタパターン(例えば全て「1」のパターン)を生成し、それによって得られるDC光を参照光と共にホログラム記録媒体に照射してデータ読み出しを行うという手法が提案されている(例えば上記各非特許文献を参照)。
このようなDC光の加算読み出し時には、参照光の照射に伴ってホログラム記録媒体から得られる再生像(再生信号光)と、この再生像と共にイメージセンサ上に結像することになる上記DC光との位相の差が、再生特性を大きく左右することになる。具体的に、このようなDC光の加算読み出しの手法は、再生像にDC光を干渉させるようにして加算する手法であることから、DC光の位相は、再生像の位相と同位相である必要がある。
DC光と再生像の位相を同位相とするためには、DC光の位相を、再生像を得るために照射される参照光の位相に対しπ/2だけずらせばよいことが知られている。これは、参照光を照射して再生像を得たとき、その位相は参照光の位相に対してπ/2だけずれるということに起因する。すなわち、このようなπ/2による位相差をキャンセルするためには、再生像を得るための参照光の位相に対し、加算するDC光の位相をπ/2だけずらしておけばよいということである。
ここで、上記により説明したDC光の加算読み出しは、例えば通常記録された信号について行われればよく、その場合記録再生装置においては、記録動作を通常通り行えばよい。このことと、上述したホログラム記録再生の基本原理とを踏まえると、記録再生装置においては、記録時と再生時とで例えば以下のような位相制御、及び光強度制御を行うことが要求されることになる。
記録時・・・信号光エリア=記録データに応じたON/OFFパターン&全体位相は「0」
参照光エリア=所定のON/OFFパターン&全体位相は「0」
再生時・・・信号光エリア=DC光生成のためのベタパターン&全体位相は「π/2」
参照光エリア=所定のON/OFFパターン&全体位相は「0」
記録時・・・信号光エリア=記録データに応じたON/OFFパターン&全体位相は「0」
参照光エリア=所定のON/OFFパターン&全体位相は「0」
再生時・・・信号光エリア=DC光生成のためのベタパターン&全体位相は「π/2」
参照光エリア=所定のON/OFFパターン&全体位相は「0」
このことより、DC光の加算読み出しによる再生手法を採る記録再生装置においては、光のON/0FF制御と共に、位相を「0」と「π/2」の2値に変調できることが必須となることがわかる。
上記各非特許文献に記載の技術では、このような制御を実現するための素子として、光強度変調と「0」「π/2」による位相変調とを同時に行うことが可能な空間光変調器を用いることが記載されている。
上記各非特許文献に記載の技術では、このような制御を実現するための素子として、光強度変調と「0」「π/2」による位相変調とを同時に行うことが可能な空間光変調器を用いることが記載されている。
但し、非特許文献3においても認められているように、1つの空間光変調器によって振幅と位相をそれぞれ独立して制御する上で、位相変調において充分なダイナミックレンジを確保すること(例えば上述した0とπ/2のような微妙な位相差を与えること)は、現状においては非常に困難とされている。つまり現状において、上記のように光強度変調と「0」「π/2」による位相変調とを同時に行うことが可能な空間光変調器は、その実現が不可能に近いものとなっている。
ここで、振幅を制御する空間光変調器、位相を制御する空間光変調器は、それぞれ実用可能なものとして存在している。そこで、これらを組み合わせることで上述のような記録時と再生時の振幅・位相制御を実現するということも考えられる。
しかしながら、このようにして2つの空間光変調器を設けることはコスト面及び装置の小型化の面で非常に不利となり、実用的ではない。また、この場合は変調器の駆動デバイス(例えば液晶駆動回路など)もさらに追加する必要があり、この点でもコスト増や装置の大型化を助長して実用性を欠くものとなってしまう。
しかしながら、このようにして2つの空間光変調器を設けることはコスト面及び装置の小型化の面で非常に不利となり、実用的ではない。また、この場合は変調器の駆動デバイス(例えば液晶駆動回路など)もさらに追加する必要があり、この点でもコスト増や装置の大型化を助長して実用性を欠くものとなってしまう。
そこで、本発明では以上のような問題点に鑑み、記録再生装置として以下のように構成することとした。
つまり、本発明の記録再生装置は、参照光と信号光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体に対する記録再生を行う記録再生装置であって、入射光に対し、記録時には、予め定められた信号光エリアに記録データに応じた光強度変調パターンを与え且つ予め定められた参照光エリアには所定の光強度変調パターンを与えることで上記信号光と上記参照光とを生成し、再生時には、上記信号光エリアにその全体を同値とした光強度変調パターンを与え且つ上記参照光エリアに所定の光強度変調パターンを与えることでDC光と上記参照光とを生成する強度変調手段を備える。
また、光源から発せられ上記強度変調手段を介して得られる光を上記ホログラム記録媒体に対して導く光学系を備える。
また、上記参照光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第1の領域と上記信号光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第2の領域とを有し、それぞれの領域を透過した光に所定の位相差が与えられるようにして構成された位相変調素子を備える。
また、上記位相変調素子を動かす駆動手段と、上記駆動手段を制御する制御手段とを備える。
そして、上記制御手段は、記録時または再生時にのみ上記信号光エリアを透過した光と上記参照光エリアを透過した光とに上記所定の位相差が与えられるようにして上記位相変調素子が動かされるように上記駆動手段を制御するものである。
つまり、本発明の記録再生装置は、参照光と信号光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体に対する記録再生を行う記録再生装置であって、入射光に対し、記録時には、予め定められた信号光エリアに記録データに応じた光強度変調パターンを与え且つ予め定められた参照光エリアには所定の光強度変調パターンを与えることで上記信号光と上記参照光とを生成し、再生時には、上記信号光エリアにその全体を同値とした光強度変調パターンを与え且つ上記参照光エリアに所定の光強度変調パターンを与えることでDC光と上記参照光とを生成する強度変調手段を備える。
また、光源から発せられ上記強度変調手段を介して得られる光を上記ホログラム記録媒体に対して導く光学系を備える。
また、上記参照光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第1の領域と上記信号光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第2の領域とを有し、それぞれの領域を透過した光に所定の位相差が与えられるようにして構成された位相変調素子を備える。
また、上記位相変調素子を動かす駆動手段と、上記駆動手段を制御する制御手段とを備える。
そして、上記制御手段は、記録時または再生時にのみ上記信号光エリアを透過した光と上記参照光エリアを透過した光とに上記所定の位相差が与えられるようにして上記位相変調素子が動かされるように上記駆動手段を制御するものである。
このようにして本発明の記録再生装置には、参照光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第1の領域と上記信号光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第2の領域とを有し、それぞれの領域を透過した光に所定の位相差が与えられるようにして構成された位相変調素子が備えられ、また、これを物理的に動かす駆動手段が備えられる。
ここで、上記のようにして駆動手段が位相変調素子を物理的に駆動することができれば、例えば位相変調素子を光路に対して出し入れするようにして動かすことができる。これによれば、記録時/再生時のいずれか一方でのみ信号光と参照光に所定の位相差を与えることができる。つまりは、記録時/再生時のいずれかでのみ、信号光と参照光に例えばπ/2の位相差を与えることができる。
先の説明より、再生時にπ/2の位相差が与えられれば、DC光の加算読み出し時において、加算するDC光の位相と、参照光照射に伴い得られる再生像の位相を同位相とすることができる。また、記録時にのみ信号光と参照光にπ/2の位相差を与えた場合も、同様の原理で加算するDC光と再生像の位相を同位相とすることができる。これは、記録された信号(像)の位相が、その再生像の位相を決定づけるものとなることを考えれば理解できる。
このようにして加算する上記DC光の位相と再生像の位相とを一致させることができることで、DC光の加算読み出しを有効なものとして実現することができる。
ここで、上記のようにして駆動手段が位相変調素子を物理的に駆動することができれば、例えば位相変調素子を光路に対して出し入れするようにして動かすことができる。これによれば、記録時/再生時のいずれか一方でのみ信号光と参照光に所定の位相差を与えることができる。つまりは、記録時/再生時のいずれかでのみ、信号光と参照光に例えばπ/2の位相差を与えることができる。
先の説明より、再生時にπ/2の位相差が与えられれば、DC光の加算読み出し時において、加算するDC光の位相と、参照光照射に伴い得られる再生像の位相を同位相とすることができる。また、記録時にのみ信号光と参照光にπ/2の位相差を与えた場合も、同様の原理で加算するDC光と再生像の位相を同位相とすることができる。これは、記録された信号(像)の位相が、その再生像の位相を決定づけるものとなることを考えれば理解できる。
このようにして加算する上記DC光の位相と再生像の位相とを一致させることができることで、DC光の加算読み出しを有効なものとして実現することができる。
また、本発明では再生装置として以下のように構成することとした。
つまり、本発明の再生装置は、参照光と信号光との干渉縞によってデータが記録されたホログラム記録媒体に対する再生を行う再生装置であって、入射光に対して、予め定められた信号光エリアにその全体を同値とした光強度変調パターンを与え且つ予め定められた参照光エリアには所定の光強度変調パターンを与えることで、DC光と上記参照光とを生成する強度変調手段を備える。
また、光源から発せられ上記強度変調手段を介して得られる光を上記ホログラム記録媒体に対して導く光学系を備える。
また、上記光学系による光路中の所定位置に対して挿入され、上記参照光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第1の領域と上記信号光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第2の領域とを有し、それぞれの領域を透過した光に所定の位相差が与えられるようにして構成された位相変調素子を備えるものである。
つまり、本発明の再生装置は、参照光と信号光との干渉縞によってデータが記録されたホログラム記録媒体に対する再生を行う再生装置であって、入射光に対して、予め定められた信号光エリアにその全体を同値とした光強度変調パターンを与え且つ予め定められた参照光エリアには所定の光強度変調パターンを与えることで、DC光と上記参照光とを生成する強度変調手段を備える。
また、光源から発せられ上記強度変調手段を介して得られる光を上記ホログラム記録媒体に対して導く光学系を備える。
また、上記光学系による光路中の所定位置に対して挿入され、上記参照光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第1の領域と上記信号光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第2の領域とを有し、それぞれの領域を透過した光に所定の位相差が与えられるようにして構成された位相変調素子を備えるものである。
上記本発明の再生装置は、記録時において通常記録が行われる場合、換言すれば参照光、信号光の位相変調が行われずに(つまり参照光と信号光の位相は共に「0」で)記録が行われる場合を前提としたものとなる。
上記のようにして、参照光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第1の領域と上記信号光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第2の領域とについて、それぞれの領域を透過した光に所定の位相差が与えられるようにして構成された位相変調素子が光路中の所定位置に対して挿入されていれば、信号光エリアにて生成されるDC光と参照光とに所定の位相差を与えた状態で再生動作を行うことができる。すなわち、これによって上記DC光と再生像との位相を揃えることができ、DC光の加算読み出しを有効なものとして実現することができる。
上記のようにして、参照光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第1の領域と上記信号光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第2の領域とについて、それぞれの領域を透過した光に所定の位相差が与えられるようにして構成された位相変調素子が光路中の所定位置に対して挿入されていれば、信号光エリアにて生成されるDC光と参照光とに所定の位相差を与えた状態で再生動作を行うことができる。すなわち、これによって上記DC光と再生像との位相を揃えることができ、DC光の加算読み出しを有効なものとして実現することができる。
さらに、本発明では位相変調素子として以下のように構成することとした。
すなわち、本発明の位相変調素子は、参照光と信号光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体に対する記録または再生に用いられる位相変調素子であって、上記参照光を生成するための参照光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第1の領域と、上記信号光を生成するための信号光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第2の領域とを有し、それぞれの領域を透過した光に所定の位相差が与えられるようにして構成されているものである。
すなわち、本発明の位相変調素子は、参照光と信号光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体に対する記録または再生に用いられる位相変調素子であって、上記参照光を生成するための参照光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第1の領域と、上記信号光を生成するための信号光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第2の領域とを有し、それぞれの領域を透過した光に所定の位相差が与えられるようにして構成されているものである。
上記本発明の位相変調素子によれば、信号光エリアを透過する光と参照光エリアを透過する光に所定の位相差を与えることのできる位相変調素子を実現することができる。
上記のようにして本発明の記録再生装置(及び位相制御方法)によっては、記録時または再生時にのみ参照光とDC光に所定の位相差を与えることができ、これによってDC光の加算読み出しを有効なものとして実現することができる。
そして、上記本発明の記録再生装置としては、このような位相制御の実現のための構成として、参照光エリアを透過する光と信号光エリアを透過する光に所定の位相差を与えるように構成された位相変調素子と、例えばこれを光路に対し出し入れするなど物理的に駆動するための駆動手段を備えている。このような構成によれば、例えば現状において実用可能な、位相制御が可能な空間光変調器とそのドライバとを用いて実現する場合と比較して、大幅な構成の簡易化を図ることができ、それによって装置小型化や低コスト化を図ることができる。
そして、上記本発明の記録再生装置としては、このような位相制御の実現のための構成として、参照光エリアを透過する光と信号光エリアを透過する光に所定の位相差を与えるように構成された位相変調素子と、例えばこれを光路に対し出し入れするなど物理的に駆動するための駆動手段を備えている。このような構成によれば、例えば現状において実用可能な、位相制御が可能な空間光変調器とそのドライバとを用いて実現する場合と比較して、大幅な構成の簡易化を図ることができ、それによって装置小型化や低コスト化を図ることができる。
また、上記本発明の再生装置によっても、DC光の加算読み出しを有効なものとして実現することができる。そして、再生装置の場合、このようなDC光の加算読み出しのための位相制御を実現する構成としては、参照光エリアを透過する光と信号光エリアを透過する光に所定の位相差を与えるように構成された位相変調素子を光路に挿入するのみでよい。従って、現状において想定される位相制御可能な空間光変調器とそのドライバを用いる場合の構成と比較すると、さらに大幅な構成の簡素化が図られる。
さらに、本発明の位相変調素子によれば、参照光エリアを透過する光と信号光エリアを透過する光に所定の位相差を与えることができる。これによれば、例えばこの位相変調素子を光路に対し出し入れするなど位相変調素子を物理的に駆動する簡易な構成のみで、参照光エリアを透過する光と信号光エリアを透過する光に所定の位相差を与える/与えないといった位相制御の実現が図られるようにすることができる。
以下、発明を実施するための最良の形態(以下実施の形態とする)について説明していく。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.ホログラム記録再生の基本動作説明
1−1.基本的な装置構成・動作例
1−2.位相マスクを用いた記録方式
1−3.DC光加算による再生方式
2.実施の形態としての位相制御手法
2−1.第1の手法
2−2.第2の手法
3.実施の形態としての記録再生装置
3−1.第1の実施の形態
3−2.第2の実施の形態
3−3.第3の実施の形態
3−4.変形例
なお、説明は以下の順序で行う。
1.ホログラム記録再生の基本動作説明
1−1.基本的な装置構成・動作例
1−2.位相マスクを用いた記録方式
1−3.DC光加算による再生方式
2.実施の形態としての位相制御手法
2−1.第1の手法
2−2.第2の手法
3.実施の形態としての記録再生装置
3−1.第1の実施の形態
3−2.第2の実施の形態
3−3.第3の実施の形態
3−4.変形例
1.ホログラム記録再生の基本動作説明
1−1.基本的な装置構成・動作例
図1は、例えばコアキシャル方式が採用されたホログラム記録再生装置の内部構成について示した図である。なお、図1では主に記録再生装置の光学系の構成のみを抽出して示し、他の部分については省略する。
なお、コアキシャル方式は、先にも述べたように信号光と参照光とを同一軸上に配置し、それらを共に所定位置にセットされたホログラム記録媒体に照射して干渉縞によるデータ記録を行い、また再生時には参照光をホログラム記録媒体に対して照射することで干渉縞により記録されたデータの再生を行うものである。
1−1.基本的な装置構成・動作例
図1は、例えばコアキシャル方式が採用されたホログラム記録再生装置の内部構成について示した図である。なお、図1では主に記録再生装置の光学系の構成のみを抽出して示し、他の部分については省略する。
なお、コアキシャル方式は、先にも述べたように信号光と参照光とを同一軸上に配置し、それらを共に所定位置にセットされたホログラム記録媒体に照射して干渉縞によるデータ記録を行い、また再生時には参照光をホログラム記録媒体に対して照射することで干渉縞により記録されたデータの再生を行うものである。
この図1では、ホログラム記録媒体として、反射膜を備えた反射型のホログラム記録媒体に対応する記録再生装置の構成を例示している。
先ず、レーザダイオード(LD)1は、記録再生のためのレーザ光を得るための光源として設けられる。このレーザダイオード1としては、例えば外部共振器付きレーザダイオードが採用され、レーザ光の波長は例えば410nmとされる。
レーザダイオード1からの出射光はコリメータレンズ2を介した後、SLM(空間光変調器)3に対して入射する。
先ず、レーザダイオード(LD)1は、記録再生のためのレーザ光を得るための光源として設けられる。このレーザダイオード1としては、例えば外部共振器付きレーザダイオードが採用され、レーザ光の波長は例えば410nmとされる。
レーザダイオード1からの出射光はコリメータレンズ2を介した後、SLM(空間光変調器)3に対して入射する。
SLM3は、例えば透過型液晶パネルなどにより構成され、図示されない駆動回路からの駆動信号に応じて各画素が駆動制御されることで、入射光に対して記録データに応じた光強度変調を施すようにされる。具体的には、例えば駆動信号によってONとされた画素は入射光を透過し、OFFとされた画素は入射光を透過しないといったように、画素単位(ピクセル単位)で光のON/OFF制御を行うことが可能とされる。このようなSLM3のON/OFF制御により、「0」「1」のデータをピクセル単位で記録することが可能とされている。
上記SLM3にて空間光変調が施された光は、偏光ビームスプリッタ4を透過した後、リレーレンズ5→遮光マスク6→リレーレンズ7によるリレーレンズ光学系を介し、さらに1/4波長板8を介した後に対物レンズ9で集光されてホログラム記録媒体10上に照射される。
ここで、記録時においては、後述するようにしてSLM3において記録データに応じた空間光強度変調を受けた信号光と、この信号光と同心円となる輪状の参照光とが生成されることになる。すなわち、このようにして生成された信号光と参照光とが、上記により説明した経路を経て上記ホログラム記録媒体10上に集光するようにされるものとなる。
一方、再生時においては、レーザダイオード1からの光が、記録時と同様にコリメータレンズ2を介してSLM3に入射される。再生時においてSLM3は、入射光に対し再生用の空間光強度変調を施して参照光のみを生成するようにされる。すなわち再生時においては信号光は照射せず、参照光のみをホログラム記録媒体10に対し照射するようにされている。
この参照光の照射に応じては、後述するようにしてホログラム記録媒体10上の記録データに応じた回折光が得られ、この回折光は、ホログラム記録媒体10からの反射光として、対物レンズ9を介した後、1/4波長板8→リレーレンズ7→遮光マスク6→リレーレンズ5を介して偏光ビームスプリッタ4に導かれる。偏光ビームスプリッタ4では、上記経路により導かれたホログラム記録媒体10からの反射光が反射され、その反射光は図示するようにしてイメージセンサ11に導かれる。
この参照光の照射に応じては、後述するようにしてホログラム記録媒体10上の記録データに応じた回折光が得られ、この回折光は、ホログラム記録媒体10からの反射光として、対物レンズ9を介した後、1/4波長板8→リレーレンズ7→遮光マスク6→リレーレンズ5を介して偏光ビームスプリッタ4に導かれる。偏光ビームスプリッタ4では、上記経路により導かれたホログラム記録媒体10からの反射光が反射され、その反射光は図示するようにしてイメージセンサ11に導かれる。
イメージセンサ11は、例えばCCD(Charge Coupled Device)センサやCMOS(Complementary Oxide Semiconductor)センサなどの撮像素子を備え、上記のようにして導かれたホログラム記録媒体10からの反射光(回折光)を受光し、これを電気信号に変換する。
次の図2、図3は、上記により説明した光学系の構成によって実現されるホログラム記録再生の基本動作について説明するための図である。図2は記録時、図3は再生時の動作についてそれぞれ示している。
なお、図2では、図1に示す光学系のうちSLM3、対物レンズ9のみを抽出して示している。また図3において、図3(a)は同様にSLM3、対物レンズ9のみを示し、図3(b)では対物レンズ9とイメージセンサ11のみを抽出して示している。
なお、図2では、図1に示す光学系のうちSLM3、対物レンズ9のみを抽出して示している。また図3において、図3(a)は同様にSLM3、対物レンズ9のみを示し、図3(b)では対物レンズ9とイメージセンサ11のみを抽出して示している。
先ず、図2に示される記録時においては、SLM3が、入射光に対し、上述した参照光と、記録データに基づき「0」「1」のデータパターンに基づく光強度パターンが与えられた光(信号光と呼ばれる)とが同心円上に配置されるようにするための強度変調を行う。
この強度変調された光(つまり参照光と信号光)を、対物レンズ9によりホログラム記録媒体10上に集光し、これにより形成される参照光と信号光の干渉縞をデータとしてホログラム記録媒体10上に記録する。
この強度変調された光(つまり参照光と信号光)を、対物レンズ9によりホログラム記録媒体10上に集光し、これにより形成される参照光と信号光の干渉縞をデータとしてホログラム記録媒体10上に記録する。
また、再生時においては、先ず図3(a)に示すようにして、SLM3が入射光について空間光強度変調を施すことで参照光のみを生成し、これをホログラム記録媒体10上に集光するようにされる。その際、集光した光は、ホログラム記録媒体10に記録されたデータパターンに応じた干渉縞により回折を受け、ホログラム記録媒体10からの反射光として出力される。すなわち、この回折光は、図示するようにして記録データを反映した光強度パターンを有しており、この回折光の有する強度パターンをイメージセンサ11で検出した結果に基づき、データ再生を行うようにされる。
ここで、上記のようにSLM3においては、記録/再生時に対応して参照光、信号光を生成するようにされる。このため、SLM3においては、次の図4に示すような参照光エリアA1、信号光エリアA2、及びギャップエリアA3とが規定されている。すなわち、この図4に示されるように、SLM3の中心部分を含む所定の円形のエリアが、信号光エリアA2として定められている。そして、その外周部分に対しては、ギャップエリアA3を隔てて、信号光エリアA2と同心円となる輪状の参照光エリアA1が定められている。
なお、上記ギャップエリアA3は、参照光が信号光エリアA2に漏れ込んでノイズになることを避けるための領域として定められている。
なお、上記ギャップエリアA3は、参照光が信号光エリアA2に漏れ込んでノイズになることを避けるための領域として定められている。
記録時においては、参照光エリアA1内の予め定められた画素を「1」(光強度=強)、それ以外の画素を「0」(光強度=弱)とし、且つギャップエリアA3と上記参照光エリアA1より外周部分とを全て「0」とした上で、信号光エリアA2内の各画素を記録データに応じた「0」「1」のパターンとすることで、先の図2に示したような参照光と信号光とを生成・出力することができる。
また、再生時には、参照光エリアA1を記録時と同じ「0」「1」のパターンとし、他の領域はすべてビット「0」とすることで、図3(a)に示したようにして参照光のみを生成・出力することができる。
また、再生時には、参照光エリアA1を記録時と同じ「0」「1」のパターンとし、他の領域はすべてビット「0」とすることで、図3(a)に示したようにして参照光のみを生成・出力することができる。
なお、図1では、反射型のホログラム記録媒体に対応する場合の記録再生装置の構成を例示したが、例えば次の図5に示されるように、透過型のホログラム記録媒体に対応する構成とすることも可能である。
図5において、透過型のホログラム記録媒体10に対応する場合としても、レーザダイオード1からの出射光はコリメータレンズ2を介してSLM3に入射するようにされる。但し、この場合は偏光ビームスプリッタ4、及び1/4波長板8は省略されたものとなっており、SLM3を介した光は、リレーレンズ5→遮光マスク5→リレーレンズ7を介した後、対物レンズ9で集光されて透過型のホログラム記録媒体10に対して照射される。
透過型の場合、再生時にホログラム記録媒体10に参照光が照射されることに応じ、記録データに応じた回折光が参照光の入射側とは逆側に抜けるようにして得られるので、これに対応させて回折光が抜ける方向側に(つまり光源側から見てホログラム記録媒体10の裏側に)集光レンズ12を設け、この集光レンズ12によって平行光とされた上記回折光をイメージセンサ11に対して導くようにされる。
図5において、透過型のホログラム記録媒体10に対応する場合としても、レーザダイオード1からの出射光はコリメータレンズ2を介してSLM3に入射するようにされる。但し、この場合は偏光ビームスプリッタ4、及び1/4波長板8は省略されたものとなっており、SLM3を介した光は、リレーレンズ5→遮光マスク5→リレーレンズ7を介した後、対物レンズ9で集光されて透過型のホログラム記録媒体10に対して照射される。
透過型の場合、再生時にホログラム記録媒体10に参照光が照射されることに応じ、記録データに応じた回折光が参照光の入射側とは逆側に抜けるようにして得られるので、これに対応させて回折光が抜ける方向側に(つまり光源側から見てホログラム記録媒体10の裏側に)集光レンズ12を設け、この集光レンズ12によって平行光とされた上記回折光をイメージセンサ11に対して導くようにされる。
確認のために述べておくと、このような透過型の場合としてもホログラム記録再生の基本動作自体は反射型の場合と同様であり、記録時は信号光と共に参照光を照射してホログラム記録媒体10上にそれらの干渉縞によってデータを記録し、再生時はホログラム記録媒体10に対し参照光のみを照射してそれにより得られる回折光(再生像)をイメージセンサ11で検出してデータ再生することに変わりはない。
1−2.位相マスクを用いた記録方式
ここで、上記により説明したホログラム記録再生の基本動作そのものを行った場合、信号光エリア内への「0」「1」のデータ配列について考慮しない場合などには、1枚のホログラムページ(SLM3の1度の強度変調で記録可能な1枚の画像)内において「1」(光強度=強)が連続して、ホログラム記録媒体10上に信号強度の非常に強い成分(DC成分と呼ばれる)が記録されてしまう虞がある。
一般的にホログラム記録再生では、ホログラム記録媒体10に対してホログラムページを多重化して記録することが想定されている。このことを考慮すると、上記のようなDC成分が記録された部分は他のホログラムページを重複して記録できない部分となり、その結果、DC成分について何ら考慮しない場合には、各ホログラムページの間隔を空けて記録を行わなければならなくなり、記録容量の拡大が図られなくなってしまう。
ここで、上記により説明したホログラム記録再生の基本動作そのものを行った場合、信号光エリア内への「0」「1」のデータ配列について考慮しない場合などには、1枚のホログラムページ(SLM3の1度の強度変調で記録可能な1枚の画像)内において「1」(光強度=強)が連続して、ホログラム記録媒体10上に信号強度の非常に強い成分(DC成分と呼ばれる)が記録されてしまう虞がある。
一般的にホログラム記録再生では、ホログラム記録媒体10に対してホログラムページを多重化して記録することが想定されている。このことを考慮すると、上記のようなDC成分が記録された部分は他のホログラムページを重複して記録できない部分となり、その結果、DC成分について何ら考慮しない場合には、各ホログラムページの間隔を空けて記録を行わなければならなくなり、記録容量の拡大が図られなくなってしまう。
そこで、従来では、このようなDC成分を抑圧して記録容量の拡大を図るための手法として、例えば下記参考文献1に記載されているような位相マスクを用いる手法が提案されている。
参考文献1.特開2006−107663号公報
参考文献1.特開2006−107663号公報
図6、図7は、位相マスクを用いる場合の記録再生装置の構成例を示している。なおこれらの図において、既に先の図1、図5において説明した部分については同一符号を付して説明を省略する。
図6では反射型のホログラム記録媒体10に対応する場合の構成例を示し、図7では透過型のホログラム記録媒体10に対応する場合の構成例を示している。
図6では反射型のホログラム記録媒体10に対応する場合の構成例を示し、図7では透過型のホログラム記録媒体10に対応する場合の構成例を示している。
ここで、位相マスクとしては、光路中の実像面において位相変調を与えるようにして設けられるべきものとなる。図6の例では、先の図1の構成におけるSLM3と偏光ビームスプリッタ4との間に、リレーレンズ5→遮光マスク6→リレーレンズ7の組をさらにもう1組追加した上で、この追加したリレーレンズ7と偏光ビームスプリッタ4との間の実像面に対し位相マスク13を挿入している。
また、図7の例では、先の図5の構成におけるリレーレンズ7と対物レンズ9との間の実像面に対し位相マスク13を挿入している。
また、図7の例では、先の図5の構成におけるリレーレンズ7と対物レンズ9との間の実像面に対し位相マスク13を挿入している。
或いは、次の図8に示されるように、位相マスク13としてはSLM3と一体型に形成するようにして設けることもできる。すなわち、SLM3からの出射光が得れる部分は実像面にあたるので、SLM3における光の出射面側に対し、位相マスク13を一体的に形成するものである。
ここで、このような位相マスク13による位相変調は、入射光に対してピクセル単位で行うようにされる。具体的には、例えば位相をπだけ変調するピクセルと、位相変調を行わないピクセル(つまり位相=0)とが半々となるようにして設定したランダムな位相変調パターンが設定されるものである。
このようなピクセル単位でのランダムな位相変調を可能とする位相マスク13の具体的な構成例としては、ピクセル単位でその厚みを異ならせるようにしたものが一般的に知られている。例えば、ガラス等の光学材料を用い、その厚さの違いによる光路長差によって位相「0」によるピクセルと位相「π」による変調を行うピクセルとを設定するものが知られている。
具体的に、「π」による位相変調を与える場合には、入射光の波長をλ、用いる部材の屈折率をnとしたとき、その厚さの違いtをt=λ/{2(n−1)}に設定すればよい。
このようなピクセル単位でのランダムな位相変調を可能とする位相マスク13の具体的な構成例としては、ピクセル単位でその厚みを異ならせるようにしたものが一般的に知られている。例えば、ガラス等の光学材料を用い、その厚さの違いによる光路長差によって位相「0」によるピクセルと位相「π」による変調を行うピクセルとを設定するものが知られている。
具体的に、「π」による位相変調を与える場合には、入射光の波長をλ、用いる部材の屈折率をnとしたとき、その厚さの違いtをt=λ/{2(n−1)}に設定すればよい。
上記位相マスク13の挿入によって、記録時においては、信号光に対しピクセル単位でランダムな「0」「π」の位相変調を与えることができる。
このようにして2値のランダムパターンによる位相変調が信号光に対して与えられることにより、参照光と信号光との干渉効率の向上を図ることができる。また、同時にフーリエ面(メディア上での像)において均質にスペクトルをばらまくことができ、これによって信号光内のDC成分の抑圧を図ることができる。
このようにして2値のランダムパターンによる位相変調が信号光に対して与えられることにより、参照光と信号光との干渉効率の向上を図ることができる。また、同時にフーリエ面(メディア上での像)において均質にスペクトルをばらまくことができ、これによって信号光内のDC成分の抑圧を図ることができる。
図9は、位相マスク13による位相変調によってDC成分の抑圧が図られることについて説明するための図である。
先ず、比較として図9(a)には、位相マスク無しの場合に記録時において得られる信号光及び参照光を模式的に示している。なおこの図では光強度を色の濃淡で示しており、濃色から白色にかけて光強度が強いことを表している。具体的に言うと、この場合は黒色が光強度=弱(データ「0」)、白色が光強度=強(データ「1」)を表すものとなる。
この図9(a)より、位相マスク13を設けない場合には、信号光に対しては、単に記録データに応じた「0」と「1」のパターンのみが与えられていることがわかる。先にも述べたように、ここで「1」が連続するパターンとなってしまうと、DC成分の発生を助長することになる。
なおこの図によると、参照光に対しても所要の「0」「1」のデータパターンが与えられていることがわかる。
先ず、比較として図9(a)には、位相マスク無しの場合に記録時において得られる信号光及び参照光を模式的に示している。なおこの図では光強度を色の濃淡で示しており、濃色から白色にかけて光強度が強いことを表している。具体的に言うと、この場合は黒色が光強度=弱(データ「0」)、白色が光強度=強(データ「1」)を表すものとなる。
この図9(a)より、位相マスク13を設けない場合には、信号光に対しては、単に記録データに応じた「0」と「1」のパターンのみが与えられていることがわかる。先にも述べたように、ここで「1」が連続するパターンとなってしまうと、DC成分の発生を助長することになる。
なおこの図によると、参照光に対しても所要の「0」「1」のデータパターンが与えられていることがわかる。
図9(b)は、位相マスク有りの場合に記録時において得られる信号光及び参照光を模式的に示している。この図においても濃色から白色にかけて光強度が強いことを表しているが、この場合は黒色が「−1」、灰色が「0」、白色が「+1」を示すものとなっている。
このことを踏まえて図9(b)を参照すると、位相マスク13を設ける場合には、信号光は「0」と「+1」と共に、「−1」にも変調されていることがわかる。このような「−1」という結果が得られるのは、上述したような位相マスク13の「0」「π」によるランダムな位相変調により、データ「1」(つまり光強度=強)のピクセルが位相「0」のものと位相「π」のものとに分けられることによる。すなわち、データ「1」に対し、位相変調無し(位相「0」)の場合は「+1」という結果が得られ、位相「π」による変調が行われた場合は「−1」という結果が得られるものである。確認のために述べておくと、データ「0」についてはSLM3からの透過光は得られないので、位相マスク13による「0」「π」の位相変調に対してもその結果は「0」のままで変わりはない。
なおこの図9(b)によると、この場合は参照光に対しても位相「0」「π」による位相変調が施されて、「0」「+1」「−1」の3値が得られていることが示されている。
このことを踏まえて図9(b)を参照すると、位相マスク13を設ける場合には、信号光は「0」と「+1」と共に、「−1」にも変調されていることがわかる。このような「−1」という結果が得られるのは、上述したような位相マスク13の「0」「π」によるランダムな位相変調により、データ「1」(つまり光強度=強)のピクセルが位相「0」のものと位相「π」のものとに分けられることによる。すなわち、データ「1」に対し、位相変調無し(位相「0」)の場合は「+1」という結果が得られ、位相「π」による変調が行われた場合は「−1」という結果が得られるものである。確認のために述べておくと、データ「0」についてはSLM3からの透過光は得られないので、位相マスク13による「0」「π」の位相変調に対してもその結果は「0」のままで変わりはない。
なおこの図9(b)によると、この場合は参照光に対しても位相「0」「π」による位相変調が施されて、「0」「+1」「−1」の3値が得られていることが示されている。
このように信号光内においてランダムな「0」と「π」の位相変調によってデータ「1」が「+1」と「−1」とに分けられることで、メディア上でスペクトルを均質にばらまくことができる。すなわち、これによって信号光内のDC成分の抑圧を図ることができ、ホログラムページの多重記録が可能となって記録容量の拡大を図ることが可能となる。
ちなみに、次の図10では、位相マスク13が設けられた場合の、再生時の参照光について模式的に示している。図10(a)では、比較として位相マスク無しの場合の参照光を示しているが、このような位相マスク無しの再生時の参照光としては、先の図9(a)の位相マスク無しの記録時と同様となる。すなわち、この場合も参照光にはSLM3によって所定の「0」「1」によるデータパターンが与えられることになる。
また、図10(b)の位相マスク有りの場合の参照光は、先の図9(b)の位相マスク有りの記録時の場合と同様となる。つまり、この場合も参照光にはSLM3によって所定の「0」「1」のデータパターンが与えられると共に、同じ位相マスク13による位相変調が行われるので、図9(b)の場合と同様の結果が得られる。
また、図10(b)の位相マスク有りの場合の参照光は、先の図9(b)の位相マスク有りの記録時の場合と同様となる。つまり、この場合も参照光にはSLM3によって所定の「0」「1」のデータパターンが与えられると共に、同じ位相マスク13による位相変調が行われるので、図9(b)の場合と同様の結果が得られる。
なお、ここで重要なのは、位相マスク13のようにピクセル単位での位相変調を行う場合は、上述のようにして記録時と再生時とで参照光の位相変調パターンが一致してなくてはならいということである。すなわち、記録時において或る位相変調パターンを有する参照光を用いて記録を行ったデータは、再生時において、その位相変調パターンと同パターンを有する参照光を用いてしか再生できないものであり、この点から、DC成分抑圧のためにピクセル単位での位相変調を行う場合は、記録時と再生時とで参照光の位相変調パターンを同パターンに設定しなければならいことになる。
先の図6、図7(及び図8)にて説明した構成では、記録/再生時で共通の位相マスク13を介してホログラム記録媒体10に対する光照射が行われるので、記録時と再生時とで参照光に同パターンによる位相変調を施すことが可能となっている。
先の図6、図7(及び図8)にて説明した構成では、記録/再生時で共通の位相マスク13を介してホログラム記録媒体10に対する光照射が行われるので、記録時と再生時とで参照光に同パターンによる位相変調を施すことが可能となっている。
1−3.DC光加算による再生方式
また、従来においては、上記のような位相マスク13による記録容量拡大のための改良手法とは別に、近年、再生性能の改善を狙った手法として、DC光の加算読み出し手法が提案されている。
このDC光の加算読み出し手法は、再生時において信号光エリアA2にベタパターン(全て「1」のパターン)を生成し、それによって得られるDC光を参照光と共にホログラム記録媒体10に照射してデータ読み出しを行うという手法である(先に挙げた各非特許文献を参照)。
具体的に、この場合のSLM3では、例えば次の図11に示されるようにして、再生時において参照光を生成すると共に、信号光エリアを全て「1」としてDC光を生成することになる。
また、従来においては、上記のような位相マスク13による記録容量拡大のための改良手法とは別に、近年、再生性能の改善を狙った手法として、DC光の加算読み出し手法が提案されている。
このDC光の加算読み出し手法は、再生時において信号光エリアA2にベタパターン(全て「1」のパターン)を生成し、それによって得られるDC光を参照光と共にホログラム記録媒体10に照射してデータ読み出しを行うという手法である(先に挙げた各非特許文献を参照)。
具体的に、この場合のSLM3では、例えば次の図11に示されるようにして、再生時において参照光を生成すると共に、信号光エリアを全て「1」としてDC光を生成することになる。
先にも述べたように、このようなDC光の加算読み出し手法は、参照光がホログラム記録媒体10に対して照射されて得られる再生像(再生信号光)に対し、DC光を干渉させるようにして加算する手法であることから、DC光の位相は、再生像の位相と同位相とする必要がある。
DC光と再生像の位相を同位相とするためには、DC光の位相を、再生像を得るために照射される参照光の位相に対しπ/2だけずらせばよいことが知られている。つまり、先に述べたようにして参照光を照射して再生像を得たとき、その位相は参照光の位相に対してπ/2だけずれるという性質から、このようなπ/2による位相差をキャンセルするためには、参照光の位相に対し、加算するDC光の位相をπ/2だけずらせばよいというものである。
なお、上記のように参照光を照射して再生像を得たときにその位相が照射した参照光の位相に対してπ/2だけずれるという点については、下記の参考文献2にも記載されている。
参考文献2.Kogelnik,H "Coupled wave theory for thick hologram grating". Bell System Technical Journal,48,2909-47
DC光と再生像の位相を同位相とするためには、DC光の位相を、再生像を得るために照射される参照光の位相に対しπ/2だけずらせばよいことが知られている。つまり、先に述べたようにして参照光を照射して再生像を得たとき、その位相は参照光の位相に対してπ/2だけずれるという性質から、このようなπ/2による位相差をキャンセルするためには、参照光の位相に対し、加算するDC光の位相をπ/2だけずらせばよいというものである。
なお、上記のように参照光を照射して再生像を得たときにその位相が照射した参照光の位相に対してπ/2だけずれるという点については、下記の参考文献2にも記載されている。
参考文献2.Kogelnik,H "Coupled wave theory for thick hologram grating". Bell System Technical Journal,48,2909-47
ここで、上記により説明したDC光の加算読み出しは、通常記録された信号について行うことができ、従ってその場合の記録再生装置は、記録動作を通常通り行えばよいことになる。この点を鑑みると、再生時にDC光加算による読み出しを行う記録再生装置においては、
記録時・・・信号光エリア=記録データに応じたON/OFFパターン&全体位相は「0」
参照光エリア=所定のON/OFFパターン&全体位相は「0」
再生時・・・信号光エリア=DC光生成のためのベタパターン&全体位相はπ/2
参照光エリア=所定のON/OFFパターン&全体位相は「0」
という振幅・位相制御を行えばよいことになる。
記録時・・・信号光エリア=記録データに応じたON/OFFパターン&全体位相は「0」
参照光エリア=所定のON/OFFパターン&全体位相は「0」
再生時・・・信号光エリア=DC光生成のためのベタパターン&全体位相はπ/2
参照光エリア=所定のON/OFFパターン&全体位相は「0」
という振幅・位相制御を行えばよいことになる。
このことによると、DC光の加算読み出しによる再生手法を採る記録再生装置においては、光のON/0FF制御と共に、位相を「0」と「π/2」の2値に変調できることが必須となる。
このような条件を満たす構成として、先に挙げた各非特許文献では、光強度変調と「0」「π/2」による位相変調とを同時に行うことが可能な空間光変調器を備えるということが記載されているが、非特許文献3においても認められているように、1つの空間光変調器によって振幅と位相をそれぞれ独立して制御する上で、位相変調において充分なダイナミックレンジを確保すること(例えば上述した0とπ/2のような微妙な位相差を与えること)は、現状においては非常に困難とされている。つまり現状において、上記のように光強度変調と「0」「π/2」による位相変調とを同時に行う空間光変調器は、その実現が不可能に近いものとなっている。
このような条件を満たす構成として、先に挙げた各非特許文献では、光強度変調と「0」「π/2」による位相変調とを同時に行うことが可能な空間光変調器を備えるということが記載されているが、非特許文献3においても認められているように、1つの空間光変調器によって振幅と位相をそれぞれ独立して制御する上で、位相変調において充分なダイナミックレンジを確保すること(例えば上述した0とπ/2のような微妙な位相差を与えること)は、現状においては非常に困難とされている。つまり現状において、上記のように光強度変調と「0」「π/2」による位相変調とを同時に行う空間光変調器は、その実現が不可能に近いものとなっている。
一方で、先に述べたように振幅を制御する空間光変調器、位相を制御する空間光変調器はそれぞれ実用可能なものとして存在しているので、これらを組み合わせることで上述のような記録時と再生時の振幅・位相制御を実現するということも考えられる。
しかしながら、このようにして2つの空間光変調器を設けることはコスト面及び装置の小型化の面で非常に不利となり、実用的ではない。また、この場合は変調器の駆動デバイス(例えば液晶駆動回路など)もさらに追加する必要があり、この点でもコスト増や装置の大型化を助長して実用性を欠くものとなってしまう。
しかしながら、このようにして2つの空間光変調器を設けることはコスト面及び装置の小型化の面で非常に不利となり、実用的ではない。また、この場合は変調器の駆動デバイス(例えば液晶駆動回路など)もさらに追加する必要があり、この点でもコスト増や装置の大型化を助長して実用性を欠くものとなってしまう。
2.実施の形態としての位相制御手法
2−1.第1の手法
本実施の形態では、上記のようなDC光の加算読み出しを行うにあたっての問題点を解決するための手法を提案する。以下、その第1の手法について説明していく。
第1の手法は、SLM3における信号光エリアA2を透過した光と、参照光エリアA1を透過した光とに所定の位相差(この場合は上述した「π/2」の位相差)を与えることが可能に構成された位相素子15を用い、この位相素子15を、例えば次の図12、図13に示されるようにして再生時に光路に挿入し、記録時には光路から外すようにして、物理的に駆動するものである。
2−1.第1の手法
本実施の形態では、上記のようなDC光の加算読み出しを行うにあたっての問題点を解決するための手法を提案する。以下、その第1の手法について説明していく。
第1の手法は、SLM3における信号光エリアA2を透過した光と、参照光エリアA1を透過した光とに所定の位相差(この場合は上述した「π/2」の位相差)を与えることが可能に構成された位相素子15を用い、この位相素子15を、例えば次の図12、図13に示されるようにして再生時に光路に挿入し、記録時には光路から外すようにして、物理的に駆動するものである。
図12、図13において、(a)図では、SLM3における参照光エリアA1と信号光エリアA2とを模式的に示し、(b)図ではこれら参照光エリアA1、信号光エリアA2を介して得られる光が対物レンズ9を介してホログラム記録媒体10に対して照射されるまでの様子を模式的に示している。
図12、図13の例では、信号光エリアA2を透過した光(具体的にはDC光)に対してπ/2の位相変調を与え、参照光エリアA1を透過した光(参照光)に対しては位相変調を行わないことで、DC光と参照光に相対的に「π/2」の位相差を与える場合を示している。このため、図示するように位相素子15には、その中心部における、信号光エリアA2を透過した光が入射される部分に対し、「π/2」の位相変調を与えるための位相変調領域15aが形成されている。
図12、図13の例では、信号光エリアA2を透過した光(具体的にはDC光)に対してπ/2の位相変調を与え、参照光エリアA1を透過した光(参照光)に対しては位相変調を行わないことで、DC光と参照光に相対的に「π/2」の位相差を与える場合を示している。このため、図示するように位相素子15には、その中心部における、信号光エリアA2を透過した光が入射される部分に対し、「π/2」の位相変調を与えるための位相変調領域15aが形成されている。
ここで、記録時においては、図13に示すようにして上記位相素子15を光路から外すようにしておけば、信号光、参照光に対して位相素子15による位相変調を与えず、通常通りの記録動作が行われるようにすることができる。
一方、図12に示す再生時において、図示するようにして信号光エリアA2を透過した光全体(つまりDC光の光全体)が位相変調領域15aに対して入射されるようにして、位相素子15を光路中に挿入することで、参照光とDC光とにπ/2の位相差を与えることができる。
このようにして記録時においては通常記録を行い、再生時において参照光とDC光とにπ/2の位相差を与えることができれば、参照光照射に応じてホログラム記録媒体10から得られる再生像(再生信号光)の位相と、加算するDC光の位相とを同相とすることができ、DC光の加算読み出しによる再生動作を有効なものとして実現することができる。
一方、図12に示す再生時において、図示するようにして信号光エリアA2を透過した光全体(つまりDC光の光全体)が位相変調領域15aに対して入射されるようにして、位相素子15を光路中に挿入することで、参照光とDC光とにπ/2の位相差を与えることができる。
このようにして記録時においては通常記録を行い、再生時において参照光とDC光とにπ/2の位相差を与えることができれば、参照光照射に応じてホログラム記録媒体10から得られる再生像(再生信号光)の位相と、加算するDC光の位相とを同相とすることができ、DC光の加算読み出しによる再生動作を有効なものとして実現することができる。
ここで、上記のようにして参照光エリアA1を透過する光と、信号光エリアA2を透過する光とに所定の位相差を与えることのできる位相素子15としては、例えば先の位相マスク13と同様、位相変調を与える領域とそれ以外の領域とでその厚みを異ならせて、それぞれに光路長差を与えるようにして構成することで実現できる。
つまり、例えば次の図14の断面構造図に示されるように、光路に挿入されたときに参照光エリアA1を透過した光が入射される部分となる第1の領域(図中では「A1」と示している)と、信号光エリアA2を透過した光が入射される部分となる第2の領域(図中「A2」と示す)とで、その厚みを異ならせるように構成するものである。
具体的には、上記第1の領域と第2の領域のうち、「π/2」の位相変調を与えるべき領域について、用いる材料の屈折率をnとし、入射光の波長をλとしたとき、その厚さの違いtをt=λ/{4(n−1)}に設定することで実現できる。このように厚みに応じた光路長差を与える材料としては、例えばガラスなどの光学材料を用いればよい。
つまり、例えば次の図14の断面構造図に示されるように、光路に挿入されたときに参照光エリアA1を透過した光が入射される部分となる第1の領域(図中では「A1」と示している)と、信号光エリアA2を透過した光が入射される部分となる第2の領域(図中「A2」と示す)とで、その厚みを異ならせるように構成するものである。
具体的には、上記第1の領域と第2の領域のうち、「π/2」の位相変調を与えるべき領域について、用いる材料の屈折率をnとし、入射光の波長をλとしたとき、その厚さの違いtをt=λ/{4(n−1)}に設定することで実現できる。このように厚みに応じた光路長差を与える材料としては、例えばガラスなどの光学材料を用いればよい。
この図14について具体的に見ると、図14(a)では、先の図12、図13にて例示した位相素子15のように、信号光エリアA2を透過した光側に位相変調を与える位相変調領域15aを形成する場合に対応した構成を示している。
一方、図14(b)では、逆に参照光エリアA1を透過した光側に位相変調を与える場合の構成について示している。
一方、図14(b)では、逆に参照光エリアA1を透過した光側に位相変調を与える場合の構成について示している。
ここで、この図14(b)に示されるようにして、参照光側にπ/2の位相差を与えるように位相素子15を構成した場合も、相対的には参照光とDC光とにπ/2の位相差を与えることができるのに変わりはない。従って、この図14(b)に示す位相素子15とした場合も、先の図12、図13に示したようにして例えば記録時には位相素子15を光路から外し、再生時に位相素子15を光路に挿入するようにして物理的に駆動することで、DC光の加算読み出しによる再生動作を有効なものとして実現することができる。
このようにして位相素子15としては、例えばガラスなどの光学材料を用い、第1の領域と第2の領域とでその厚みを異ならせたものとして、第1の領域と第2の領域を透過したそれぞれの光に相対的に所定の位相差が与えられるようにすることで実現できる。
或いは、位相素子15は、屈折率の違いによる光路長差により所定の位相差を与えるように構成することもできる。つまり、第1の領域と第2の領域とで屈折率の異なる部材を用い、それらの屈折率の差による光路長差によってそれぞれの領域を透過する光に所定の位相差(この場合はπ/2)を与えるものである。
また、位相素子15は、例えば光ディスクの分野における波長板などとして用いられる、偏光方向に応じた異方性を有する位相子(位相板)を用いて実現することもできる。
ここで、周知のようにこのような位相子は、光学軸方位の偏光方向を有する入射光の位相を、その直交方向に対して一定量変調するものである。すなわち、このことから、位相子の光学軸方位を、入射光の偏光方向と一致する方向に設定しておくことで、当該位相子を透過した光に一定量の位相変調を与えることができるものである。
ここで、周知のようにこのような位相子は、光学軸方位の偏光方向を有する入射光の位相を、その直交方向に対して一定量変調するものである。すなわち、このことから、位相子の光学軸方位を、入射光の偏光方向と一致する方向に設定しておくことで、当該位相子を透過した光に一定量の位相変調を与えることができるものである。
図15は、このような位相子を用いて構成した位相素子15の断面構造図を示している。
図15(a)は、先の図12、図13に示したように信号光エリアA2を透過した光に位相変調を与える場合の構成を示している。つまりこの場合は、図中の斜線部により示すように、第2の領域(図中A2)のみを位相子で構成する。
また、図15(b)は参照光エリアA1を透過した光に位相変調を与える場合の構成を示しており、この場合は第1の領域(図中A1)のみが位相子で構成されるようにする。
図15(a)は、先の図12、図13に示したように信号光エリアA2を透過した光に位相変調を与える場合の構成を示している。つまりこの場合は、図中の斜線部により示すように、第2の領域(図中A2)のみを位相子で構成する。
また、図15(b)は参照光エリアA1を透過した光に位相変調を与える場合の構成を示しており、この場合は第1の領域(図中A1)のみが位相子で構成されるようにする。
ここで、このように位相子による位相変調を行う位相素子15を用いる場合、当該位相素子15が光路中に挿入されたときに、位相子の光学軸方位が入射光の偏光方向と一致する方向となるように調整しておく。先の説明から理解されるように、このようにして位相子の光学軸方位が入射光の偏光方向と一致した状態となることで、当該位相子に入射する光(信号光エリアA2または参照光エリアA2を透過した光)に対し、位相子の特性に応じた所定量の位相変調を与えることができる。
なお、この場合はDC光の加算読み出しの実現のために位相差として「π/2」を与えるものとなるが、入射光にπ/2による位相変調を与えるための位相子としては、具体的には1/4波長板で用いられるものと同様の位相子を用いるものとすればよい。
なお、この場合はDC光の加算読み出しの実現のために位相差として「π/2」を与えるものとなるが、入射光にπ/2による位相変調を与えるための位相子としては、具体的には1/4波長板で用いられるものと同様の位相子を用いるものとすればよい。
なお、これまでの説明を踏まえると、実施の形態としての位相素子15は、参照光エリアA1を透過する光全体、或いは信号光エリアA2を透過する光全体に対し、一様に所定の位相変調を与えるものとなっている。具体的には、参照光エリアA1を透過する光が入射する第1の領域全体と、信号光エリアA2を透過する光が入射する第2の領域全体とでそれぞれ物理構造が異なるように構成されているものである。
ここで、このように物理構造の違いによって位相変調を与える素子として、ホログラム記録再生の分野では、先に説明した位相マスク13が知られているが、この位相マスク13としてはピクセル単位での位相変調を行うことを前提としたものとなっている。すなわち、ピクセル単位でその物理構造が異なるように構成されているものである。
本実施の形態の位相素子15は、このようなピクセル単位による微細加工は不要であり、この点からその製造は非常に簡易なものとできることが理解できる。
ここで、このように物理構造の違いによって位相変調を与える素子として、ホログラム記録再生の分野では、先に説明した位相マスク13が知られているが、この位相マスク13としてはピクセル単位での位相変調を行うことを前提としたものとなっている。すなわち、ピクセル単位でその物理構造が異なるように構成されているものである。
本実施の形態の位相素子15は、このようなピクセル単位による微細加工は不要であり、この点からその製造は非常に簡易なものとできることが理解できる。
2−2.第2の手法
続いて、本実施の形態の位相制御手法の第2の手法について説明する。
第2の手法は、位相素子15として、先の図15にて説明した位相子を用いる場合に特化した手法である。具体的には、「入射光の偏光方向に応じた異方性を有する」という位相子の特性を利用して、位相素子15を記録時と再生時とで90°回転駆動することで、例えば再生時にのみ位相素子15(位相子)による位相変調が行われるようにするものである。
続いて、本実施の形態の位相制御手法の第2の手法について説明する。
第2の手法は、位相素子15として、先の図15にて説明した位相子を用いる場合に特化した手法である。具体的には、「入射光の偏光方向に応じた異方性を有する」という位相子の特性を利用して、位相素子15を記録時と再生時とで90°回転駆動することで、例えば再生時にのみ位相素子15(位相子)による位相変調が行われるようにするものである。
図16、図17は、このような第2の手法について説明するための図であり、図16は記録時、図17は再生時について示している。なお、これら図16、図17においても、先の図12、図13と同様に(a)図ではSLM3における参照光エリアA1と信号光エリアA2とを模式的に示し、(b)図ではこれら参照光エリアA1、信号光エリアA2を介して得られる光が対物レンズ9を介してホログラム記録媒体10に対して照射されるまでの様子を模式的に示している。
また、これらの図において、位相素子15としては、図示するようにして位相変調領域15aが信号光エリアA2を透過した光が入射する領域に設定されている(つまり図15(a)に示したように第2の領域(A2)が位相子で構成される場合)ものとする。
また、これらの図において、位相素子15としては、図示するようにして位相変調領域15aが信号光エリアA2を透過した光が入射する領域に設定されている(つまり図15(a)に示したように第2の領域(A2)が位相子で構成される場合)ものとする。
先ずこの場合、図16の記録時には、位相素子15における位相子の光学軸方向を、入射光の偏光方向と直交する状態としておく。すなわち、これによって記録時には信号光に対して位相変調を与えず、通常の記録動作が行われるようにする。
一方、図17の再生時には、位相素子15を90°回転駆動させることで、入射光の偏光方向に対する位相子の光学軸方向を、記録時と直交させた状態とする。すなわち、入射光の偏光方向と位相素子15の備える位相子の光学軸方向とを一致させるようにする。
このようにして入射光の偏光方向と位相素子15の位相子の光学軸方向とを一致させることで、再生時に信号光エリアA2を透過したDC光に対して所定量の位相変調(π/2の位相変調)を与えることができ、結果、再生信号光とDC光とにπ/2の位相差を与えることができる。
なお、言うまでもないが、位相素子15として、参照光エリアA1を透過する光が入射されるべき第1の領域側を位相子で構成したものを用いる場合にも、同様に記録時と再生時とで位相素子15を90°回転させることで、再生信号光とDC光とにπ/2の位相差を与えることができる。
一方、図17の再生時には、位相素子15を90°回転駆動させることで、入射光の偏光方向に対する位相子の光学軸方向を、記録時と直交させた状態とする。すなわち、入射光の偏光方向と位相素子15の備える位相子の光学軸方向とを一致させるようにする。
このようにして入射光の偏光方向と位相素子15の位相子の光学軸方向とを一致させることで、再生時に信号光エリアA2を透過したDC光に対して所定量の位相変調(π/2の位相変調)を与えることができ、結果、再生信号光とDC光とにπ/2の位相差を与えることができる。
なお、言うまでもないが、位相素子15として、参照光エリアA1を透過する光が入射されるべき第1の領域側を位相子で構成したものを用いる場合にも、同様に記録時と再生時とで位相素子15を90°回転させることで、再生信号光とDC光とにπ/2の位相差を与えることができる。
3.実施の形態としての記録再生装置
3−1.第1の実施の形態
以下、上記により説明した実施の形態としての位相制御手法を適用してDC光の加算読み出しを実行する、実施の形態としての記録再生装置の各構成例について説明する。
先ずは図18、図19により、第1の実施の形態としての記録再生装置について説明する。
3−1.第1の実施の形態
以下、上記により説明した実施の形態としての位相制御手法を適用してDC光の加算読み出しを実行する、実施の形態としての記録再生装置の各構成例について説明する。
先ずは図18、図19により、第1の実施の形態としての記録再生装置について説明する。
第1の実施の形態は、先の図1や図5で説明したような位相マスク13を設けない基本的な構成を基として、上記第1の手法または第2の手法を適用したDC光の加算読み出しを行う場合の構成例を提案するものである。
図18は、第1の実施の形態の第1例としての記録再生装置の内部構成を示し、図19は第1の実施の形態の第2例としての記録再生装置の内部構成を示している。
なお、これら図18、図19において、既に先の図1、図5にて説明した部分については同一符号を付して説明を省略する。
図18は、第1の実施の形態の第1例としての記録再生装置の内部構成を示し、図19は第1の実施の形態の第2例としての記録再生装置の内部構成を示している。
なお、これら図18、図19において、既に先の図1、図5にて説明した部分については同一符号を付して説明を省略する。
先ず、図18に示す第1例の記録再生装置は、位相素子15の挿入位置を、図5に示した構成におけるリレーレンズ7と対物レンズ9との間としたものである。
ここで、先の図5では、記録再生装置における主に光学系の構成のみを抽出して示したが、この図18に示されるようにして、実際にはSLM3による光強度変調動作を制御するためのデータ変調・振幅制御部17、及びイメージセンサ11により検出された画像信号に基づき再生データを得るためのデータ再生部18、及び記録再生装置の全体制御を行うためのシステムコントローラ19が設けられるものとなる。
ここで、先の図5では、記録再生装置における主に光学系の構成のみを抽出して示したが、この図18に示されるようにして、実際にはSLM3による光強度変調動作を制御するためのデータ変調・振幅制御部17、及びイメージセンサ11により検出された画像信号に基づき再生データを得るためのデータ再生部18、及び記録再生装置の全体制御を行うためのシステムコントローラ19が設けられるものとなる。
先ず、データ変調・振幅制御部17には、ホログラム記録媒体10に対して記録されるべき記録データが入力される。データ変調・振幅制御部17は、記録時には、この記録データに応じてSLM3の光強度変調(特に信号光エリアA2内の光強度変調)を制御する動作を行うことになる。
具体的には、先ず、入力される記録データについて所定の記録フォーマットに従った記録変調符号化処理を施す。例えば、ホログラム記録再生方式にて一般的とされるスパース符号化として、記録データの1バイト(=8ビット)を4×4=16ビットの正方形によるブロック形状のデータ配列に変換する記録変調符号化が知られている。
そして、例えばこのような符号化により得られたブロック形状のデータ配列を、記録フォーマットに従って1枚のホログラムページ内に配列する(マッピングと呼ぶ)。先にも述べたように、ホログラムページとは、信号光エリアA2内に敷き詰められるデータ配列全体を指す。すなわち、信号光と参照光との干渉で一度に記録することのできるデータ単位となる。
このようにして記録データのマッピングを行うことで信号光エリアA2内の「0」「1」のデータパターンが得られる。
さらに、記録時においてデータ変調・振幅制御部17は、上記のようにして信号光エリアA2内のデータパターンを得ると共に、参照光エリアA1の所定の画素を「1」、それ以外の画素を「0」とし、且つギャップエリアA3と参照光エリアA1より外周部分とを全て「0」としたデータパターンを生成する。その上で、このデータパターンと上記信号光エリアA2内のデータパターンとを併せてSLM3の全有効画素分のデータパターンを生成する。
具体的には、先ず、入力される記録データについて所定の記録フォーマットに従った記録変調符号化処理を施す。例えば、ホログラム記録再生方式にて一般的とされるスパース符号化として、記録データの1バイト(=8ビット)を4×4=16ビットの正方形によるブロック形状のデータ配列に変換する記録変調符号化が知られている。
そして、例えばこのような符号化により得られたブロック形状のデータ配列を、記録フォーマットに従って1枚のホログラムページ内に配列する(マッピングと呼ぶ)。先にも述べたように、ホログラムページとは、信号光エリアA2内に敷き詰められるデータ配列全体を指す。すなわち、信号光と参照光との干渉で一度に記録することのできるデータ単位となる。
このようにして記録データのマッピングを行うことで信号光エリアA2内の「0」「1」のデータパターンが得られる。
さらに、記録時においてデータ変調・振幅制御部17は、上記のようにして信号光エリアA2内のデータパターンを得ると共に、参照光エリアA1の所定の画素を「1」、それ以外の画素を「0」とし、且つギャップエリアA3と参照光エリアA1より外周部分とを全て「0」としたデータパターンを生成する。その上で、このデータパターンと上記信号光エリアA2内のデータパターンとを併せてSLM3の全有効画素分のデータパターンを生成する。
記録時においてデータ変調・振幅制御部17は、入力される記録データから順次、上記のようなSLM3の全有効画素分のデータパターンを得て、当該データパターンに基づいてSLM3の各画素を駆動制御する。これにより、記録時においてSLM3からは、所定のON/OFFパターンによる参照光と共に、記録データの内容に応じ順次そのON/OFFパターンが変化するようにされた信号光とが出力されることになる。
また、データ変調・振幅制御部17は、再生時には参照光とDC光とを生成するための以下のような動作を行う。
すなわち、先ず、信号光エリアA2内をすべて「1」とし且つ参照光エリアA1を記録時と同様の「0」「1」パターンとした上で、他の領域をすべてビット「0」としたデータパターンを生成する。再生時には、このデータパターンに基づきSLM3の各画素を駆動制御する。これによって再生時には、SLM3から参照光と共にDC光を出力させることができる。
すなわち、先ず、信号光エリアA2内をすべて「1」とし且つ参照光エリアA1を記録時と同様の「0」「1」パターンとした上で、他の領域をすべてビット「0」としたデータパターンを生成する。再生時には、このデータパターンに基づきSLM3の各画素を駆動制御する。これによって再生時には、SLM3から参照光と共にDC光を出力させることができる。
先にも述べたように、ホログラム記録媒体10に対して参照光が照射されることに伴っては、ホログラム記録媒体10に記録された記録データに応じた回折光により再生信号光が得られる。そしてこの場合、再生信号光は、上記のようにしてSLM3から出力されるDC光と干渉して加算され、この加算光が集光レンズ12を介してイメージセンサ11上に結像することになる。
データ再生部18では、上記のように加算光が結像することに伴ってイメージセンサ11から順次得られる画像信号から、ホログラムページ内の各ピクセルの値を検出し、その結果に基づいて再生データを得る。具体的には、これら各ピクセルの値に基づき、記録時に行った変調符号の復号処理を行うことで、例えば先に述べたような4×4=16のブロック形状のデータを元の1バイト単位によるデータに変換し、記録データを再生する。
システムコントローラ19は、例えばROM(Reed Only Memory)、RAM(Randam Access Memory)、CPU(Central Processing Unit)などを備えたマイクロコンピュータで構成され、記録再生装置の全体制御を行う。
例えば、上述したような記録時と再生時のデータ変調・振幅制御部17の動作切換制御は、このシステムコントローラ19が行うものとされる。
例えば、上述したような記録時と再生時のデータ変調・振幅制御部17の動作切換制御は、このシステムコントローラ19が行うものとされる。
また、この場合の記録再生装置には、図示するようにして位相素子15と、これを物理的に駆動可能に構成された駆動部16とが設けられる。先にも述べたが、この第1例では、図示するようにして位相素子15をリレーレンズ7と対物レンズ9との間に対し挿入するものとしている。
ここで、先の説明によれば、上記駆動部16としては、第1の手法が採用される場合には位相素子15を光路に対して出し入れするようにして駆動するように構成されていればよいものとなる。その具体的な構成としては種々考えらことができるが、一例として、以下を挙げることができる。
・位相素子15を縦方向に昇降させる機構を有するもの。
・位相素子15を横方向にスライド駆動するためのスライド機構を有するもの。
また、第2の手法が採用される場合、駆動部16は、位相素子15を回転駆動するように構成される。このように回転駆動するための構成としても多様に考えられ、ここで特に限定されるべきものではない。
・位相素子15を縦方向に昇降させる機構を有するもの。
・位相素子15を横方向にスライド駆動するためのスライド機構を有するもの。
また、第2の手法が採用される場合、駆動部16は、位相素子15を回転駆動するように構成される。このように回転駆動するための構成としても多様に考えられ、ここで特に限定されるべきものではない。
システムコントローラ19は、記録時と再生時とで、このような駆動部16による位相素子15の駆動動作を制御する。すなわち、駆動部16が位相素子15を出し入れするように構成される場合には、記録時において、位相素子15が光路から外されるように駆動部16を制御し、再生時においては、位相素子15が光路中に挿入されるように駆動部16を制御する。
また、駆動部16が位相素子15を回転駆動するように構成される場合、記録時には位相素子15における位相子の光学軸方向と当該位相子への入射光の偏光方向とが直交する状態となるようにして位相素子15が回転駆動されるように駆動部16を制御し、再生時には、位相子の光学軸方向と当該位相子への入射光の偏光方向とが同方向となるようにして位相素子15が回転駆動されるように駆動部16を制御する。
また、駆動部16が位相素子15を回転駆動するように構成される場合、記録時には位相素子15における位相子の光学軸方向と当該位相子への入射光の偏光方向とが直交する状態となるようにして位相素子15が回転駆動されるように駆動部16を制御し、再生時には、位相子の光学軸方向と当該位相子への入射光の偏光方向とが同方向となるようにして位相素子15が回転駆動されるように駆動部16を制御する。
このようなシステムコントローラ19による記録/再生時の制御により、先に説明したようにして再生時にのみ参照光とDC光とにπ/2の位相差を与えることができ、これによってDC光の加算読み出しを有効なものとして実現することができる。
なお、位相素子15を光路に対し出し入れする構成の場合、位相素子15を挿入する際には、第2の領域の位置が信号光エリアA2を透過する光の照射される位置と一致している、または第1の領域が参照光エリアA1を透過する光の照射される位置と一致している必要がある。そこで、光路に対する挿入動作のストッパとなるような位置決め部材を設けておき、当該位置決め部材によって正確な位置合わせが可能となるようにしておくなどの対策を採ることができる。
また、位相素子15を回転駆動する場合は、記録時と再生時とで正確に90°の回転が与えられるようにする必要があるので、回転動作に対するストッパとなるような位置決め部材を設けておき、これによって正確な回転角度の制御が行われるように図ることができる。
また、位相素子15を回転駆動する場合は、記録時と再生時とで正確に90°の回転が与えられるようにする必要があるので、回転動作に対するストッパとなるような位置決め部材を設けておき、これによって正確な回転角度の制御が行われるように図ることができる。
ここで、上記のような実施の形態としての記録再生装置の構成において、DC光の加算読み出し時に必要な位相制御の実現のために必要な追加構成は、実質的には位相素子15と、これを物理的に駆動するための駆動部16のみとなる。
位相素子15は、先に例示したように参照光エリアA1全体と信号光エリアA2全体とでそれぞれ物理構造が異なるように構成されればよく、非常に簡易な構成とすることができる。また、駆動部16としても、位相素子15全体を物理的に動かすようにして駆動するのみで良いので、非常に簡易な構成とすることができる。
これらのことから、同じDC光の加算読み出しのための位相制御を行う構成として、例えば先に述べたようなピクセル単位で「0」と「π/2」による位相変調を与える空間光変調器と、当該空間光変調器の各画素を駆動するための駆動回路とを設ける場合と比較すれば、より簡易な構成で実現できることが理解できる。
このようにして構成の簡易化が図られることで、DC光の加算読み出しを行うにあたって装置の小型化、及び低コスト化が図られる。
位相素子15は、先に例示したように参照光エリアA1全体と信号光エリアA2全体とでそれぞれ物理構造が異なるように構成されればよく、非常に簡易な構成とすることができる。また、駆動部16としても、位相素子15全体を物理的に動かすようにして駆動するのみで良いので、非常に簡易な構成とすることができる。
これらのことから、同じDC光の加算読み出しのための位相制御を行う構成として、例えば先に述べたようなピクセル単位で「0」と「π/2」による位相変調を与える空間光変調器と、当該空間光変調器の各画素を駆動するための駆動回路とを設ける場合と比較すれば、より簡易な構成で実現できることが理解できる。
このようにして構成の簡易化が図られることで、DC光の加算読み出しを行うにあたって装置の小型化、及び低コスト化が図られる。
続いて、図19は、第1の実施の形態の第2例としての記録再生装置の内部構成を示している。
第2例の記録再生装置は、第1例の記録再生装置の構成を元として、位相素子15が挿入される位置を、コリメータレンズ2とSLM3との間に変更したものである。
なお図19において、既に図18にて説明した部分については同一符号を付して説明を省略する。なお、以下で説明する各図についても、既に説明を行った部分については同一符号を付してその説明は省略するものとする。
第2例の記録再生装置は、第1例の記録再生装置の構成を元として、位相素子15が挿入される位置を、コリメータレンズ2とSLM3との間に変更したものである。
なお図19において、既に図18にて説明した部分については同一符号を付して説明を省略する。なお、以下で説明する各図についても、既に説明を行った部分については同一符号を付してその説明は省略するものとする。
図19において、この場合の駆動部16は、位相素子15をコリメータレンズ2とSLM3との間の光路中に出し入れすることができる位置に対して設けられる。或いは、このようなコリメータレンズ2とSLM3との間の光路中に挿入された位相素子15を、その位相子の光学軸方向と当該位相子への入射光の偏光方向とが直交する状態と、上記位相子の光学軸方向と当該位相子への入射光の偏光方向とが同方向となる状態とに回転駆動することが可能となるようにして設けられる。
なお、この場合におけるシステムコントローラ19による記録時と再生時とでの駆動部16に対する制御内容としても、先の第1例において説明したものと同様となるので説明は省略する。
なお、この場合におけるシステムコントローラ19による記録時と再生時とでの駆動部16に対する制御内容としても、先の第1例において説明したものと同様となるので説明は省略する。
ここで、位相素子15の挿入位置としては、図18、図19で例示した以外の位置とすることもできる。すなわち、位相素子15としては、参照光エリアA1を透過する光の全体と、信号光エリアA2を透過する光の全体に所定の位相差を与えるために、SLM3にて設定される参照光エリアA1と信号光エリアA2とに応じて空間的に分割されているものであるので、その挿入位置としては以下の2通りが可能となる。
・SLM3の実像面または実像面付近(必要に応じてリレーレンズ光学系を追加する)
・コリメートされたレーザ光とSLM3の間
・SLM3の実像面または実像面付近(必要に応じてリレーレンズ光学系を追加する)
・コリメートされたレーザ光とSLM3の間
3−2.第2の実施の形態
第2の実施の形態は、先の図7にて説明したような位相マスク13を設ける場合の構成に実施の形態の位相制御手法を適用するものである。
図20は、第2の実施の形態の第1例としての記録再生装置の内部構成について示している。
この第2の実施の形態の第1例としての記録再生装置の構成は、先の第1の実施の形態の第1例の記録再生装置(図18)の構成に対し、位相マスク13を追加したものである。具体的に、図18の構成においては、位相素子15が挿入される位置と対物レンズ9との間に位相マスク13を挿入している。
なお、位相マスク13を設けた場合の作用・効果については先に説明した通りであり、改めての説明は省略する。但し、注意すべき点は、位相マスク13は、その各ピクセルがSLM3における各ピクセルと1対1の関係で一致するようにその位置決めが為されるということである(ピクセルマッチングと言う)。このようなピクセルマッチングが為されることで、先に説明した信号光と参照光との干渉効率の向上効果、及びDC成分の抑圧効果を適正に得ることができる。
第2の実施の形態は、先の図7にて説明したような位相マスク13を設ける場合の構成に実施の形態の位相制御手法を適用するものである。
図20は、第2の実施の形態の第1例としての記録再生装置の内部構成について示している。
この第2の実施の形態の第1例としての記録再生装置の構成は、先の第1の実施の形態の第1例の記録再生装置(図18)の構成に対し、位相マスク13を追加したものである。具体的に、図18の構成においては、位相素子15が挿入される位置と対物レンズ9との間に位相マスク13を挿入している。
なお、位相マスク13を設けた場合の作用・効果については先に説明した通りであり、改めての説明は省略する。但し、注意すべき点は、位相マスク13は、その各ピクセルがSLM3における各ピクセルと1対1の関係で一致するようにその位置決めが為されるということである(ピクセルマッチングと言う)。このようなピクセルマッチングが為されることで、先に説明した信号光と参照光との干渉効率の向上効果、及びDC成分の抑圧効果を適正に得ることができる。
図21は、第2の実施の形態の第2例としての記録再生装置の内部構成を示している。
第3例の記録再生装置は、図21に示した第2例としての構成における位相マスク13の挿入位置を、リレーレンズ7と対物レンズ9との間に変更したものである。
第3例の記録再生装置は、図21に示した第2例としての構成における位相マスク13の挿入位置を、リレーレンズ7と対物レンズ9との間に変更したものである。
また、図22は、第2の実施の形態の第3例としての記録再生装置の内部構成を示している。
この第3例の記録再生装置は、先の図20の第1例の構成における「リレーレンズ5→遮光マスク6→リレーレンズ7」によるリレーレンズ光学系の後段に、さらに同じ「リレーレンズ5→遮光マスク6→リレーレンズ7」によるリレーレンズ光学系を追加した上で、位相素子15の挿入位置を、一方のリレーレンズ光学系におけるリレーレンズ7と、他方のリレーレンズ光学系におけるリレーレンズ5との間に変更したものである。
この第3例の記録再生装置は、先の図20の第1例の構成における「リレーレンズ5→遮光マスク6→リレーレンズ7」によるリレーレンズ光学系の後段に、さらに同じ「リレーレンズ5→遮光マスク6→リレーレンズ7」によるリレーレンズ光学系を追加した上で、位相素子15の挿入位置を、一方のリレーレンズ光学系におけるリレーレンズ7と、他方のリレーレンズ光学系におけるリレーレンズ5との間に変更したものである。
3−3.第3の実施の形態
続いて、第3の実施の形態について説明する。
第3の実施の形態は、いわゆる差動検出と呼ばれる手法によって再生を行う場合に、実施の形態としての位相制御手法を適用するものである。
ここで、上記「差動検出」とは、再生像に対して加算するDC光として、その全体の位相を「0」(つまり「+1」)として読み出しを行った結果と、位相を「π」(つまり「−1」)として読み出しを行った結果との差分を取ることで、再生信号特性の向上を図るものである。すなわち、ホログラム記録媒体10に記録されるホログラムページごとに、それぞれ位相を「0」「π」としたDC光を加算して読み出しを行い、それら読み出し結果の差分から各ホログラムページの再生データを得るものである。
続いて、第3の実施の形態について説明する。
第3の実施の形態は、いわゆる差動検出と呼ばれる手法によって再生を行う場合に、実施の形態としての位相制御手法を適用するものである。
ここで、上記「差動検出」とは、再生像に対して加算するDC光として、その全体の位相を「0」(つまり「+1」)として読み出しを行った結果と、位相を「π」(つまり「−1」)として読み出しを行った結果との差分を取ることで、再生信号特性の向上を図るものである。すなわち、ホログラム記録媒体10に記録されるホログラムページごとに、それぞれ位相を「0」「π」としたDC光を加算して読み出しを行い、それら読み出し結果の差分から各ホログラムページの再生データを得るものである。
図23は、このような差動検出による再生動作を行うように構成された第3の実施の形態の第1例としての記録再生装置の内部構成を示している。
この図23に示す第1例の記録再生装置は、先の図19に示した第1の実施の形態の第2例としての構成に対し、差動検出のための構成を追加したものとなっている。具体的には、差動検出用位相素子20とこの差動検出用位相素子20に物理的な力を加えるようにして駆動する差動検出用駆動部21と、さらにデータ再生部18内に差動検出部18aが追加される。
この図23に示す第1例の記録再生装置は、先の図19に示した第1の実施の形態の第2例としての構成に対し、差動検出のための構成を追加したものとなっている。具体的には、差動検出用位相素子20とこの差動検出用位相素子20に物理的な力を加えるようにして駆動する差動検出用駆動部21と、さらにデータ再生部18内に差動検出部18aが追加される。
差動検出用位相素子20、及び差動検出用駆動部21は、差動検出の実現のための「0」「π」の位相変調を可能とするために設けられる。
差動検出用位相素子20は、先の位相素子15と同様に、その物理的な構造によって参照光エリアA1を透過する光と信号光エリアA2を透過する光に所定の位相差を与えることができるように構成されている。但し、先の位相素子15では「π/2」の位相差を与えるものとされていたが、差動検出については「π」の位相差を与える必要がある。
このような「π」の位相差を与えるための差動検出用位相素子20の構成として、例えば参照光エリアA1を透過する光が入射する第1の領域と信号光エリアA2を透過する光が入射する第2の領域とでその厚みが異なるように構成する場合には、上記第1の領域と第2の領域のうち、「π」の位相変調を与えるべき領域について、部材(例えばガラスなどの光学材料)の屈折率をnとし、入射光の波長をλとしたとき、その厚さの違いtをt=λ/{2(n−1)}に設定することで実現できる。
或いは、この場合も厚みの差によって位相差を与えるのではなく、屈折率の差によって位相差を与えるようにすることもできる。
また、位相子を用いて所定の位相差を与えるとした場合は、上記第1の領域と第2の領域の何れかに用いる位相子として、1/2波長板で用いられるものと同様の位相子を用いるものとすればよい。
差動検出用位相素子20は、先の位相素子15と同様に、その物理的な構造によって参照光エリアA1を透過する光と信号光エリアA2を透過する光に所定の位相差を与えることができるように構成されている。但し、先の位相素子15では「π/2」の位相差を与えるものとされていたが、差動検出については「π」の位相差を与える必要がある。
このような「π」の位相差を与えるための差動検出用位相素子20の構成として、例えば参照光エリアA1を透過する光が入射する第1の領域と信号光エリアA2を透過する光が入射する第2の領域とでその厚みが異なるように構成する場合には、上記第1の領域と第2の領域のうち、「π」の位相変調を与えるべき領域について、部材(例えばガラスなどの光学材料)の屈折率をnとし、入射光の波長をλとしたとき、その厚さの違いtをt=λ/{2(n−1)}に設定することで実現できる。
或いは、この場合も厚みの差によって位相差を与えるのではなく、屈折率の差によって位相差を与えるようにすることもできる。
また、位相子を用いて所定の位相差を与えるとした場合は、上記第1の領域と第2の領域の何れかに用いる位相子として、1/2波長板で用いられるものと同様の位相子を用いるものとすればよい。
なお、確認のために述べておくと、差動検出としては、参照光の照射に応じて得られる再生像の位相と、これに加算されるDC光の位相との相対的な位相差が「π」となればよいものであって、必ずしもDC光側の位相を「0」と「π」に変調しなければならいものではない。つまりは、参照光側の位相を「0」と「π」に変調することによっても、その照射によって得られる再生像の位相とDC光の位相との相対的な位相差を「π」とできるものであって、有効に差動検出を行うことができる。
差動検出用駆動部21は、先に説明した位相素子15に対する駆動部16と同様に、差動検出用位相素子20を物理的に駆動する。
具体的には、差動検出用位相素子20を光路に対して出し入れするようにして駆動する。或いは、差動検出用位相素子20が位相子を用いた構成とされる場合には、差動検出用位相素子20を90°回転駆動することができるように構成される。
この場合、図示するようにして差動検出用位相素子20の挿入位置はリレーレンズ7と対物レンズ9との間に設定されているので、差動検出用駆動部21は、差動検出用位相素子20をこれらリレーレンズ7と対物レンズ9との間に対して出し入れすることができるようにして設けられるか、或いは、これらリレーレンズ7と対物レンズ9との間に対して挿入される差動検出用位相素子20を90°回転駆動できるようにして設けられる。
具体的には、差動検出用位相素子20を光路に対して出し入れするようにして駆動する。或いは、差動検出用位相素子20が位相子を用いた構成とされる場合には、差動検出用位相素子20を90°回転駆動することができるように構成される。
この場合、図示するようにして差動検出用位相素子20の挿入位置はリレーレンズ7と対物レンズ9との間に設定されているので、差動検出用駆動部21は、差動検出用位相素子20をこれらリレーレンズ7と対物レンズ9との間に対して出し入れすることができるようにして設けられるか、或いは、これらリレーレンズ7と対物レンズ9との間に対して挿入される差動検出用位相素子20を90°回転駆動できるようにして設けられる。
なお確認のために述べておくと、この場合も駆動部21によって位相素子20を挿入するにあたっては、その挿入後の位置として、第1の領域には参照光エリアA1を透過する光全体が入射されるようにし、第2の領域には信号光エリアA2を透過する光全体が入射するようにしてストッパなどによる位置決めが為されているとする。また、特に位相素子20に位相子を用いる場合は、挿入後の状態として、上記位相子の光学軸方向が上記位相子への入射光の偏光方向と一致する方向となるようにして位置決めが為される。
さらに、位相素子20を回転駆動する場合には、第1の領域には参照光エリアA1を透過する光全体が入射されるようにし第2の領域には信号光エリアA2を透過する光全体が入射するようにして位置決めが為されると共に、さらに回転前と回転後の状態として、位相子の光学軸方向が位相子への入射光の偏光方向と一致する方向と直交する方向となるようにして位置決めが為される。
さらに、位相素子20を回転駆動する場合には、第1の領域には参照光エリアA1を透過する光全体が入射されるようにし第2の領域には信号光エリアA2を透過する光全体が入射するようにして位置決めが為されると共に、さらに回転前と回転後の状態として、位相子の光学軸方向が位相子への入射光の偏光方向と一致する方向と直交する方向となるようにして位置決めが為される。
ここで、差動検出にあたっては、加算するDC光の位相(または参照光の位相)を「0」「π」とした2度読みを行う必要がある。このような2度読みのための制御は、システムコントローラ19により行われる。
この場合のシステムコントローラ19は、ホログラム記録媒体10に記録された各ホログラムページの読み出しごとに、差動検出用位相素子20が光路から外された状態と光路に挿入された状態とが得られるように差動検出用駆動部21を制御する。或いは、各ホログラムページの読み出しごとに、差動検出用位相素子20が基準取り付け角度(位相子の光学軸方向が入射光の偏光方向と一致または直交する角度)となる状態とそこから90°回転された状態とが得られるように差動検出用駆動部21を制御する。
なお、この場合もシステムコントローラ19は、実施の形態としての位相制御のために駆動部16に対する記録時/再生時の制御を行うが、その内容は先に説明したものと同様となるので改めての説明は省略する。この場合としても、当該実施の形態としての位相制御が行われることで、再生信号光に対しDC光を適正に干渉させて加算させることができる。
この場合のシステムコントローラ19は、ホログラム記録媒体10に記録された各ホログラムページの読み出しごとに、差動検出用位相素子20が光路から外された状態と光路に挿入された状態とが得られるように差動検出用駆動部21を制御する。或いは、各ホログラムページの読み出しごとに、差動検出用位相素子20が基準取り付け角度(位相子の光学軸方向が入射光の偏光方向と一致または直交する角度)となる状態とそこから90°回転された状態とが得られるように差動検出用駆動部21を制御する。
なお、この場合もシステムコントローラ19は、実施の形態としての位相制御のために駆動部16に対する記録時/再生時の制御を行うが、その内容は先に説明したものと同様となるので改めての説明は省略する。この場合としても、当該実施の形態としての位相制御が行われることで、再生信号光に対しDC光を適正に干渉させて加算させることができる。
上記のようなシステムコントローラ19による駆動部21の制御が行われることで、この場合のイメージセンサ11では、1枚のホログラムページにつき、その位相が「0」と「π」とされた(つまり、それぞれコントラストの反転した)DC光加算再生像が検出され、その検出結果としての画像信号がデータ再生部18における差動検出部18aに対して供給される。
差動検出部18aは、このようにして1枚のホログラムページにつき2枚分得られた画像信号について、それらの差分を計算する。
この場合のデータ再生部18では、このような差動検出部18aによる差分計算結果からホログラムページ内の各ピクセルの値を求めるようにされ、その結果に基づき先に述べたような記録変調符号の復号化を行うことで元の記録データを再生する。
差動検出部18aは、このようにして1枚のホログラムページにつき2枚分得られた画像信号について、それらの差分を計算する。
この場合のデータ再生部18では、このような差動検出部18aによる差分計算結果からホログラムページ内の各ピクセルの値を求めるようにされ、その結果に基づき先に述べたような記録変調符号の復号化を行うことで元の記録データを再生する。
ここで、これまでの説明から理解されるように、差動検出を行うにあたっては、再生像へのDC光の加算を要する。このDC光の加算(再生像とDC光とを適正に干渉させる)には、参照光またはDC光について「0」「π/2」の変調を要するが、これについて第3の実施の形態の第1例では、位相素子15と駆動部16を用いた実施の形態としての位相制御を適用することで、先の各実施の形態と同様に構成の簡易化を図っている。
また、差動検出には、コントラストの反転した像を得るための「0」「π」の位相変調を要する。第3の実施の形態の第1例では、この「0」「π」の位相変調を実現するにあたっても、上記実施の形態としての位相制御手法と同様の手法を採っている。つまり、その物理構造により参照光エリアA1と信号光エリアA2を透過する光に所定の位相差(この場合は位相差「π」)を与えることができるように構成された位相素子20と、これを物理的に駆動する駆動部21とを用いるようにしている。
このような差動検出にあたっての「0」「π」の位相変調についても、従来手法を踏襲すると、位相変調が可能な空間光変調器とそのドライバを用いるものとなるが、上記のような位相素子20と駆動部21とを設けた構成により、この点においても構成の簡略化が図られることになる。つまり、図23に示した構成によれば、差動検出を実現するにあたっても装置の小型化及び低コスト化が図られる。
また、差動検出には、コントラストの反転した像を得るための「0」「π」の位相変調を要する。第3の実施の形態の第1例では、この「0」「π」の位相変調を実現するにあたっても、上記実施の形態としての位相制御手法と同様の手法を採っている。つまり、その物理構造により参照光エリアA1と信号光エリアA2を透過する光に所定の位相差(この場合は位相差「π」)を与えることができるように構成された位相素子20と、これを物理的に駆動する駆動部21とを用いるようにしている。
このような差動検出にあたっての「0」「π」の位相変調についても、従来手法を踏襲すると、位相変調が可能な空間光変調器とそのドライバを用いるものとなるが、上記のような位相素子20と駆動部21とを設けた構成により、この点においても構成の簡略化が図られることになる。つまり、図23に示した構成によれば、差動検出を実現するにあたっても装置の小型化及び低コスト化が図られる。
続いて、第3の実施の形態の第2例について説明する。
図24は、第3の実施の形態の第2例としての記録再生装置の内部構成を示している。
第2例としての記録再生装置は、先の第1例において用いられていた差動検出用の位相素子20とその駆動部21とを省略し、差動検出のための「0」「π」の位相変調を、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal:強誘電性液晶)を用いて位相変調が可能とされた空間光変調器を用いて行うようにしたものである。
図24は、第3の実施の形態の第2例としての記録再生装置の内部構成を示している。
第2例としての記録再生装置は、先の第1例において用いられていた差動検出用の位相素子20とその駆動部21とを省略し、差動検出のための「0」「π」の位相変調を、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal:強誘電性液晶)を用いて位相変調が可能とされた空間光変調器を用いて行うようにしたものである。
ここで、このようなFLCを用いた空間光変調器としては、ピクセル単位での振幅制御と位相変調(「0」「π」)の双方を行うことが可能に構成されたものがある(例えば下記参考文献3を参照)。先にも述べたように、現状では、1つの空間光変調器によって振幅制御と共に「0」「π/2」の位相変調を行うものはその実現が非常に困難とされているが、このように振幅制御と「0」「π」による位相変調とを同時に行うことが可能な空間光変調器は既に周知の技術である。
参考文献3.High-Tilt,high-PS,de vries FLCs for analog electro-optic phase modulation M.J.'Callaghan et al.FERROELECTRICS,vol.343,pp201-207(2006)
参考文献3.High-Tilt,high-PS,de vries FLCs for analog electro-optic phase modulation M.J.'Callaghan et al.FERROELECTRICS,vol.343,pp201-207(2006)
図24では、上記のような振幅制御及び「0」「π」の位相制御を同時に行うことのできる空間光変調器を、振幅・位相変調器22として示している。この場合、当該振幅・位相変調器22によって振幅制御が可能とされるので、これまでの各構成例で用いていたSLM3は不要とすることができ、実際に図24ではSLM3が省略された構成となっている。
そして、振幅・位相変調器22としては、この場合は反射型のものを用いるものとしている。これに伴い、図示するようにしてレーザダイオード1から出射されコリメータレンズ2を介して得られる光を入射するようにされた偏光ビームスプリッタ4を追加するものとしている。この場合の偏光ビームスプリッタ4は、コリメータレンズ2からの入射光を反射して上記振幅・位相変調器22側に導くようにされると共に、振幅・位相変調器22からの反射光を透過してこれをリレーレンズ5に導くようにして設けられる。
なお、このリレーレンズ5より後段の構成は、先の図23に示した第1例としての構成とほぼ同様となる。但し、図24に示す第2例の場合、第1例においてリレーレンズ7と対物レンズ9との間に対して挿入されるようにして設けられていた差動検出用位相素子20とその駆動部21とが省略され、代わりに位相素子15と駆動部16とが設けられる。なお、この場合もシステムコントローラ19による上記駆動部16への制御は同様となるので説明は省略する。
なお、このリレーレンズ5より後段の構成は、先の図23に示した第1例としての構成とほぼ同様となる。但し、図24に示す第2例の場合、第1例においてリレーレンズ7と対物レンズ9との間に対して挿入されるようにして設けられていた差動検出用位相素子20とその駆動部21とが省略され、代わりに位相素子15と駆動部16とが設けられる。なお、この場合もシステムコントローラ19による上記駆動部16への制御は同様となるので説明は省略する。
また、この第2例においては、上記振幅・位相変調器22の各画素を駆動制御するための構成として、これまでのデータ変調・振幅制御部17に代えて、データ変調・振幅位相制御部23が設けられる。
このデータ変調・振幅位相制御部23は、先に説明したデータ変調・振幅制御部17による記録/再生時の振幅制御のための動作に加えて、さらに差動検出に必要な「0」「π」の位相変調を実現するための制御動作を行う。
つまり、振幅制御については、記録時において、先のデータ変調・振幅制御部17と同様に記録データに応じてデータパターンを生成し、このデータパターンに基づき振幅・位相変調器22の各画素を駆動制御することで、参照光と信号光とを出力させる。また、再生時における振幅制御については、データ変調・振幅制御部17の場合と同様にして再生時のデータパターンを生成し、このデータパターンに基づき振幅・位相変調器22の各画素を駆動制御することで参照光とDC光とを出力させる。
そして、位相制御については、再生時におけるホログラム記録媒体10上のホログラムページの読み出しごとに、振幅・位相変調器22の参照光エリアA1全体、または信号光エリアA2全体の何れかの位相が「0」と「π」に順次変調されるように振幅・位相変調器22の各画素を駆動制御する。
このデータ変調・振幅位相制御部23は、先に説明したデータ変調・振幅制御部17による記録/再生時の振幅制御のための動作に加えて、さらに差動検出に必要な「0」「π」の位相変調を実現するための制御動作を行う。
つまり、振幅制御については、記録時において、先のデータ変調・振幅制御部17と同様に記録データに応じてデータパターンを生成し、このデータパターンに基づき振幅・位相変調器22の各画素を駆動制御することで、参照光と信号光とを出力させる。また、再生時における振幅制御については、データ変調・振幅制御部17の場合と同様にして再生時のデータパターンを生成し、このデータパターンに基づき振幅・位相変調器22の各画素を駆動制御することで参照光とDC光とを出力させる。
そして、位相制御については、再生時におけるホログラム記録媒体10上のホログラムページの読み出しごとに、振幅・位相変調器22の参照光エリアA1全体、または信号光エリアA2全体の何れかの位相が「0」と「π」に順次変調されるように振幅・位相変調器22の各画素を駆動制御する。
このようなデータ変調・振幅位相制御部23の制御に基づき、振幅・位相変調器22による位相変調が行われることで、この場合としても、イメージセンサ11では1枚のホログラムページにつき位相が「0」と「π」とされたDC光加算再生像が検出されるようになる。すなわち、これによって当該第2例の構成によっても、差動検出を実現できる。
ここで、上記第2例の構成によれば、振幅制御と位相変調とを同時に行うことのできる1つの空間光変調器を用いることで、差動検出に必要な振幅制御(例えばDC光生成のための振幅制御)と「0」「π」の位相変調とを行うことができる。つまり、この場合においても差動検出にあたって用いるべき空間光変調器(及びそのドライバ)は1つのみとすることができるので、この点で装置の小型化・低コスト化が図られる。さらにこの場合は、差動検出用の位相素子20とその駆動部21も省略できるので、さらなる小型化・低コスト化を図ることができる。
また、次の図25は、第3の実施の形態の第3例としての記録再生装置の内部構成について示している。
この第3例の記録再生装置は、先の第2例においては位相素子15と駆動部16の挿入位置をリレーレンズ7と対物レンズ9との間としていたものを、図示するようにして振幅・位相変調器22と偏光ビームスプリッタ4との間に変更したものである。このような第3例としての構成によっても、先の第2例の場合と同様の効果を得ることができる。
この第3例の記録再生装置は、先の第2例においては位相素子15と駆動部16の挿入位置をリレーレンズ7と対物レンズ9との間としていたものを、図示するようにして振幅・位相変調器22と偏光ビームスプリッタ4との間に変更したものである。このような第3例としての構成によっても、先の第2例の場合と同様の効果を得ることができる。
なお、上記により説明した第2例(図24)、第3例(図25)では、FLCを用いた振幅・位相変調器22として反射型のものを用いる場合を例示したが、もちろん透過型の振幅・位相変調器22を用いることも可能であり、その場合もデータ変調・振幅位相制御部23により同様の駆動制御を行うことで、同様の効果を得ることができる。
ここで、これまでで説明した第3の実施の形態の記録再生装置として、先の図23に示した第1例では、位相マスク13を設けない場合の構成を例示したが、このような第3の実施の形態の第1例に対しても位相マスク13を設けるものとし、記録時におけるDC成分の抑圧が図られるようにすることが可能である。なお、位相マスク13の挿入位置については、先に説明した位相素子15の挿入位置についての条件と同様の条件を満たす位置であれば任意とすることができる。
また、確認のために述べておくと、第2例(図24)、第3例(図25)のようにFLCを用いた振幅・位相変調器22を設ける場合には、記録時においてピクセル単位での「0」「π」の位相変調を行うことで、位相マスク13を設ける場合と同様の効果を得ることができる。
また、確認のために述べておくと、第2例(図24)、第3例(図25)のようにFLCを用いた振幅・位相変調器22を設ける場合には、記録時においてピクセル単位での「0」「π」の位相変調を行うことで、位相マスク13を設ける場合と同様の効果を得ることができる。
ところで、上記のようにして第1例の構成に対し位相マスク13を設けた場合は、再生時においても当該位相マスク13によりピクセル単位で「0」「π」の位相変調が行われてしまうものとなる。上述のようにして再生時には、参照光またはDC光に「0」「π」の位相変調を要する差動検出が行われるので、この差動検出と位相マスク13による位相変調とが共存可能であるかを考慮する必要がある。
以下、差動検出行うにあたって位相マスク13が与える影響について検証してみる。
以下、差動検出行うにあたって位相マスク13が与える影響について検証してみる。
先ず、一般に位相マスクには、
・多値レベル:2値、4値、6値など
・位相変化量:ランダム、擬似ランダム(連続的な変化)
など、様々な仕様があるが、ここでは最も基本的な2値ランダム位相マスクを考える(ちなみに、2値の場合にはランダム、擬似ランダムの区別はない)。
・多値レベル:2値、4値、6値など
・位相変化量:ランダム、擬似ランダム(連続的な変化)
など、様々な仕様があるが、ここでは最も基本的な2値ランダム位相マスクを考える(ちなみに、2値の場合にはランダム、擬似ランダムの区別はない)。
2値ランダム位相マスクは、振幅「1」の信号に対して、位相差πの2つの位相状態を与えるものである。ここで、このような位相差πを与えられた2つの状態をそれぞれ信号1、信号2と呼ぶことにし、それぞれの位相を、
信号1:Φ1=π/2
信号2:Φ2=−π/2
とおく。このとき、それぞれの複素振幅は、
信号1:U1=exp(j×π/2)
信号2:U2=exp(j×−π/2)
とおくことができる。また、DC光の振幅をaとし、DC光と再生信号光との位相差をΔとおく。
信号1:Φ1=π/2
信号2:Φ2=−π/2
とおく。このとき、それぞれの複素振幅は、
信号1:U1=exp(j×π/2)
信号2:U2=exp(j×−π/2)
とおくことができる。また、DC光の振幅をaとし、DC光と再生信号光との位相差をΔとおく。
先ずは、実際の差動検出の動作に則して、DC光が加算された場合の複素振幅を求める。信号1および信号2に加算される信号成分はそれぞれ、
加算成分1:W1=a×exp{j×(π/2+Δ)}
加算成分2:W2=a×exp{j×(-π/2+Δ)}
とおくことができるので、加算後の複素振幅はそれぞれ、
加算後信号1:S1=U1+W1=exp(j×π/2)+a×exp{j×(π/2+Δ)}
加算後信号2:S2=U2+W2=exp(j×−π/2)+a×exp{j×(−π/2+Δ)}
となる。ここで、それぞれの光強度は、
光強度1:I1=S1×S1*
光強度2:I2=S2×S2*
より計算され、
光強度1:I1=1+a2+2a×cos(Δ)
光強度2:I2=1+a2+2a×cos(Δ)
となる。
加算成分1:W1=a×exp{j×(π/2+Δ)}
加算成分2:W2=a×exp{j×(-π/2+Δ)}
とおくことができるので、加算後の複素振幅はそれぞれ、
加算後信号1:S1=U1+W1=exp(j×π/2)+a×exp{j×(π/2+Δ)}
加算後信号2:S2=U2+W2=exp(j×−π/2)+a×exp{j×(−π/2+Δ)}
となる。ここで、それぞれの光強度は、
光強度1:I1=S1×S1*
光強度2:I2=S2×S2*
より計算され、
光強度1:I1=1+a2+2a×cos(Δ)
光強度2:I2=1+a2+2a×cos(Δ)
となる。
次に、差動検出後の光強度を計算する。差動検出は2つの再生信号の差をとるものであり、ここで2つの再生信号として、再生信号A:Δ=ΔA、再生信号B:Δ=ΔBとした場合を考える。
再生信号Aにおける光強度は、
光強度1_A:I1_A=1+a2+2a×cos(ΔA)
光強度2_A:I2_A=1+a2+2a×cos(ΔA)
であり、再生信号Bにおける光強度は、
光強度1_B:I1_B=1+a2−2a×cos(ΔB)
光強度2_B:I2_B=1+a2−2a×cos(ΔB)
である。従って、差動光強度は、
差動光強度1:D1=I1_A−I1_B=2a×{cos(ΔA)−cos(ΔB)}
差動光強度2:D2=I2_A−I2_B=2a×{cos(ΔA)−cos(ΔB)}
と求めることができる。
再生信号Aにおける光強度は、
光強度1_A:I1_A=1+a2+2a×cos(ΔA)
光強度2_A:I2_A=1+a2+2a×cos(ΔA)
であり、再生信号Bにおける光強度は、
光強度1_B:I1_B=1+a2−2a×cos(ΔB)
光強度2_B:I2_B=1+a2−2a×cos(ΔB)
である。従って、差動光強度は、
差動光強度1:D1=I1_A−I1_B=2a×{cos(ΔA)−cos(ΔB)}
差動光強度2:D2=I2_A−I2_B=2a×{cos(ΔA)−cos(ΔB)}
と求めることができる。
ここで、差動光強度を最大にするのは、(ΔA,ΔB)=(0, π)の場合(または、(π,0))であることは明らかであり、その時の差動光強度はそれぞれ、
差動光強度1:D1=4a
差動光強度2:D2=4a
となる。従って、位相マスク13の位相状態に関わらず、加えるDC光の振幅に応じて、検出される光強度の増幅効果が得られることが分かる。
差動光強度1:D1=4a
差動光強度2:D2=4a
となる。従って、位相マスク13の位相状態に関わらず、加えるDC光の振幅に応じて、検出される光強度の増幅効果が得られることが分かる。
3−4.変形例
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明としてはこれまでに説明した実施の形態に限定されるべきものではない。
例えば、これまでの説明では、位相素子15を光路に対して出し入れするための駆動部16の具体的な構成の一例として、位相素子15を昇降またはスライド移動させるものを例示したが、単に昇降・スライド移動させるのみの構成とした場合には、位相素子15を挿入する際、駆動部16のメカ精度などによって位相素子15を光軸に対し正確な角度で挿入することができなくなってしまうといったことが起こりかねない。例えば、次の図26(a)(b)に示されるように、記録/再生の何れか一方において位相素子15を挿入するにあたって、位相素子15が光軸に対して斜めに挿入されてしまうといったものである。
このようにして位相素子15が斜めに挿入されてしまうと、図26(b)に示されるように、位相素子15への入射前のビーム位置と、透過後のビーム位置とにずれを生じさせてしまうことになる。すなわち、このことによって、位相素子15が挿入された場合と外された場合とで(つまり記録時と再生時とで)ビーム位置ずれが生じてしまい、このことで記録再生性能の悪化が助長されてしまう。
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明としてはこれまでに説明した実施の形態に限定されるべきものではない。
例えば、これまでの説明では、位相素子15を光路に対して出し入れするための駆動部16の具体的な構成の一例として、位相素子15を昇降またはスライド移動させるものを例示したが、単に昇降・スライド移動させるのみの構成とした場合には、位相素子15を挿入する際、駆動部16のメカ精度などによって位相素子15を光軸に対し正確な角度で挿入することができなくなってしまうといったことが起こりかねない。例えば、次の図26(a)(b)に示されるように、記録/再生の何れか一方において位相素子15を挿入するにあたって、位相素子15が光軸に対して斜めに挿入されてしまうといったものである。
このようにして位相素子15が斜めに挿入されてしまうと、図26(b)に示されるように、位相素子15への入射前のビーム位置と、透過後のビーム位置とにずれを生じさせてしまうことになる。すなわち、このことによって、位相素子15が挿入された場合と外された場合とで(つまり記録時と再生時とで)ビーム位置ずれが生じてしまい、このことで記録再生性能の悪化が助長されてしまう。
そこで、例えばこのような問題について対策するとした場合等には、以下のような変形例とすることも可能である。
図27、図28は、上記のようなビーム位置ずれ対策に好適な変形例の構成について説明するための図である。なお、ここでは一例として、位相素子15による位相変調は再生時にのみ行い、且つ位相変調の対象エリアは信号光エリアA2とされる場合を例に説明を行う。
また、これら図27、図28においては、先の図12、図13と同様に、(a)図ではSLM3における参照光エリアA1と信号光エリアA2とを模式的に示し、(b)図ではこれら参照光エリアA1、信号光エリアA2を介して得られる光が対物レンズ9を介してホログラム記録媒体10に対して照射される様子を模式的に示している。
図27、図28は、上記のようなビーム位置ずれ対策に好適な変形例の構成について説明するための図である。なお、ここでは一例として、位相素子15による位相変調は再生時にのみ行い、且つ位相変調の対象エリアは信号光エリアA2とされる場合を例に説明を行う。
また、これら図27、図28においては、先の図12、図13と同様に、(a)図ではSLM3における参照光エリアA1と信号光エリアA2とを模式的に示し、(b)図ではこれら参照光エリアA1、信号光エリアA2を介して得られる光が対物レンズ9を介してホログラム記録媒体10に対して照射される様子を模式的に示している。
先ず、この変形例においては、図27、図28に示されるように、位相素子15として、余白領域15bを形成するものとしておく。この余白領域15bは、位相変調領域15aと共に位相素子15に対して一体的に形成されるようにしておく。そして、注意すべき点は、当該余白領域15bは、これを透過する光(参照光エリアA1を透過した光と信号光エリアA2を透過した光)に位相差を与えないように構成されているという点である。さらには、当該余白領域15bの面積は、少なくとも参照光エリアA1を透過する光の外径よりも大きく設定されているという点である。
この場合、図27に示す記録時には、(b)図に示されるようにして上記位相素子15の余白領域15bのみが光路に対して挿入されるようにしておく。そして、図28の再生時には、位相変調領域15aによる位相変調を施すべく、(b)図のようにして位相変調領域15aが位相変調の対象となる光全体(つまりこの例では信号光エリアA2を透過する光全体)をカバーするように、位相素子15をスライドさせる。
このようにして、位相変調領域15aと余白領域15bとが一体に形成された位相素子15とした上で、位相変調を行わない場合は余白領域15bが光路に対し挿入された状態となるようにし、位相変調を行う場合は位相変調領域15aが光路に対し挿入された状態となるようにすることで、位相変調のON/OFFにあたって、位相素子15が常に光路に対して挿入された状態にあるようにすることができる。
このようにして位相素子が位相変調のON/OFF時(つまり記録/再生時)において常に挿入された状態とすることができれば、図27(b)、図28(b)を比較してわかるように、記録/再生時でのビーム位置の状態を同じとすることができる。すなわち、これにより、単なるスライドや昇降などで出し入れするとした場合のような記録/再生時でのビーム位置ずれの問題を回避することができ、記録再生性能の悪化の防止を図ることができる。
なお、確認のために述べておくと、この場合は上記位相素子15を挿入した状態におけるビーム位置の状態を基準として光学設計、光学調整を行うものとすればよい。
このようにして、位相変調領域15aと余白領域15bとが一体に形成された位相素子15とした上で、位相変調を行わない場合は余白領域15bが光路に対し挿入された状態となるようにし、位相変調を行う場合は位相変調領域15aが光路に対し挿入された状態となるようにすることで、位相変調のON/OFFにあたって、位相素子15が常に光路に対して挿入された状態にあるようにすることができる。
このようにして位相素子が位相変調のON/OFF時(つまり記録/再生時)において常に挿入された状態とすることができれば、図27(b)、図28(b)を比較してわかるように、記録/再生時でのビーム位置の状態を同じとすることができる。すなわち、これにより、単なるスライドや昇降などで出し入れするとした場合のような記録/再生時でのビーム位置ずれの問題を回避することができ、記録再生性能の悪化の防止を図ることができる。
なお、確認のために述べておくと、この場合は上記位相素子15を挿入した状態におけるビーム位置の状態を基準として光学設計、光学調整を行うものとすればよい。
なお、ここでの図示は省略したが、この変形例の場合の駆動部16としては、上記のような余白領域15bが形成された位相素子15を、光路に対して余白領域15bが挿入された状態と位相変調領域15aが挿入された状態とにスライド駆動するように構成されていればよい。
ここで、上記説明では、位相素子15における位相変調領域15aが信号光エリアA2に対応した第2の領域に形成されて、信号光エリアA2を透過する光に対して位相変調を行う場合を例示したが、参照光側に対し位相変調を行う場合においても上記変形例は適用できる。
その場合、次の図29に示されるような位相素子15の構成とする。つまり、この場合の位相素子15としては、先の図27、図28で用いた位相素子15では第2の領域(信号光エリアA2を透過する光全体が入射する部分として設定された領域:図中A2)に位相変調領域15aが形成されていたものを、参照光エリアA1を透過する光全体が入射する部分として設定された第1の領域(図中A1)に対して位相変調領域15aを設けるものである。
そして、この図29に示すような位相素子15とした上で、次の図31に示されるように、再生時には、位相変調領域15aに参照光エリアA1を透過した光全体が入射されるようにして位相素子15をスライド駆動する。そして、図示は省略したが、この場合も記録時には、余白領域15bが光路に対して挿入されるように位相素子15をスライド駆動する。
このようにした場合にも、先の図27、図28の場合と同様の効果を得ることができる。
なお、このような変形例は、第3の実施の形態で例示した差動検出用位相素子20とその駆動部21についても適用可能であることは言うまでもない。
その場合、次の図29に示されるような位相素子15の構成とする。つまり、この場合の位相素子15としては、先の図27、図28で用いた位相素子15では第2の領域(信号光エリアA2を透過する光全体が入射する部分として設定された領域:図中A2)に位相変調領域15aが形成されていたものを、参照光エリアA1を透過する光全体が入射する部分として設定された第1の領域(図中A1)に対して位相変調領域15aを設けるものである。
そして、この図29に示すような位相素子15とした上で、次の図31に示されるように、再生時には、位相変調領域15aに参照光エリアA1を透過した光全体が入射されるようにして位相素子15をスライド駆動する。そして、図示は省略したが、この場合も記録時には、余白領域15bが光路に対して挿入されるように位相素子15をスライド駆動する。
このようにした場合にも、先の図27、図28の場合と同様の効果を得ることができる。
なお、このような変形例は、第3の実施の形態で例示した差動検出用位相素子20とその駆動部21についても適用可能であることは言うまでもない。
ところで、これまでの説明においては、記録時に位相変調を与えず、再生時にのみ位相変調を与える場合のみについて例示してきたが、逆に記録時にのみ位相変調を与えるようにすることによってもこれまでと同様の効果を得ることができる。
例えば、記録時にのみ信号光と参照光に位相差を与える場合の具体例として、位相「0」による参照光と位相「π/2」による信号光とを照射して記録動作を行い、再生時にはそれぞれ同じ位相「0」による参照光及びDC光を照射して読み出しが行われたとする。この場合、上記記録時の信号光の位相「π/2」より、ホログラム記録媒体10に記録される信号の全体的な位相は「π/2」となる。従って再生時において、上記のような位相「0」による参照光の照射によって得られる再生像の位相は、先に説明した「再生像の位相は照射した参照光の位相に対しπ/2だけずれる」という性質より、「0」となる。つまり、この場合においてDC光の位相「0」と再生像の位相「0」とは一致するものとなり、この結果、DC光の加算読み出しを有効なものとして実現することができる。
このことを考慮すると、例えば先の図16、図17に示したような位相素子15を回転駆動する場合、記録時には位相素子15の位相子の光学軸方向が入射光の偏光方向と直交する状態とするか、或いは同方向となるようにし、再生時には記録時の状態から90度回転させればよいことになる。
なお、ここでは参照光エリアA1側の位相を「0」、信号光エリアA2側の位相「π/2」とする場合を挙げたが、先に述べた再生時にのみ位相変調を行う場合と同様、逆に参照光エリアA1側の位相を「π/2」とした場合も、同様の原理によってDC光の加算読み出しを有効に実現することができる。
また、このようにして記録時にのみ位相素子15による位相変調を行うにあたっては、記録時と再生時の位相素子15の駆動状態が先の各実施の形態で説明したものと逆となるようにすればよい。
例えば、記録時にのみ信号光と参照光に位相差を与える場合の具体例として、位相「0」による参照光と位相「π/2」による信号光とを照射して記録動作を行い、再生時にはそれぞれ同じ位相「0」による参照光及びDC光を照射して読み出しが行われたとする。この場合、上記記録時の信号光の位相「π/2」より、ホログラム記録媒体10に記録される信号の全体的な位相は「π/2」となる。従って再生時において、上記のような位相「0」による参照光の照射によって得られる再生像の位相は、先に説明した「再生像の位相は照射した参照光の位相に対しπ/2だけずれる」という性質より、「0」となる。つまり、この場合においてDC光の位相「0」と再生像の位相「0」とは一致するものとなり、この結果、DC光の加算読み出しを有効なものとして実現することができる。
このことを考慮すると、例えば先の図16、図17に示したような位相素子15を回転駆動する場合、記録時には位相素子15の位相子の光学軸方向が入射光の偏光方向と直交する状態とするか、或いは同方向となるようにし、再生時には記録時の状態から90度回転させればよいことになる。
なお、ここでは参照光エリアA1側の位相を「0」、信号光エリアA2側の位相「π/2」とする場合を挙げたが、先に述べた再生時にのみ位相変調を行う場合と同様、逆に参照光エリアA1側の位相を「π/2」とした場合も、同様の原理によってDC光の加算読み出しを有効に実現することができる。
また、このようにして記録時にのみ位相素子15による位相変調を行うにあたっては、記録時と再生時の位相素子15の駆動状態が先の各実施の形態で説明したものと逆となるようにすればよい。
また、これまでの説明においては、記録再生装置が透過型のホログラム記録媒体10に対応する場合のみを例示してきたが、先の図1,図6などで例示したようにして偏光ビームスプリッタ4、1/4波長板8を追加することにより、反射型のホログラム記録媒体10に対応する構成とすることもできる。
また、これまでの説明では、光強度変調を行うSLM3として透過型のSLM3を用いるものとしたが、例えば反射型の液晶パネルやDMD(Digital Micro mirror Device)など、反射型の光強度変調器を用いることも可能である。このように光強度変調器を反射型とする場合には、例えば先の図24に示したようにして偏光ビームスプリッタ4を別途追加するものとすればよい。
また、これまでの説明では、円形とされる信号光エリアの外側に輪状の参照光エリアが設けられる場合を例示したが、信号光エリア、参照光エリアの形状は、これら円形や輪状に限定されるものではない。また、参照光エリアを内側、信号光エリアを外側に配置することもできる。
また、これまでの説明では、位相素子15を記録再生装置に用いる場合を例示したが、再生専用装置(再生装置)に対して用いることもできる。つまりその場合は、位相素子15を、その第1の領域または第2の領域に形成された位相変調領域15aが参照光とDC光のうちの位相変調の対象とされた光全体をカバーするようにして光路中の所定位置に対して挿入した構成とすればよい。なお、この場合も位相素子15の挿入位置としては、先に述べた挿入位置の条件を満たす位置であれば任意とすることができる。
但し、このような再生装置とする場合には、記録時において、参照光または信号光の全体に対する「π/2」の位相変調が一切行われない(つまり通常の記録動作が行われる)ことが前提となる。すなわち、上記再生装置は、このようにして通常記録が行われたホログラム記録媒体10について適正にDC光の加算読み出しによるデータ再生を行うためのものとなる。
但し、このような再生装置とする場合には、記録時において、参照光または信号光の全体に対する「π/2」の位相変調が一切行われない(つまり通常の記録動作が行われる)ことが前提となる。すなわち、上記再生装置は、このようにして通常記録が行われたホログラム記録媒体10について適正にDC光の加算読み出しによるデータ再生を行うためのものとなる。
また、再生装置として、第3の実施の形態のように差動検出を行うのであれば、上記による構成に加えて、差動検出用位相素子20と差動検出用駆動部21とを設けることができる。或いは、先の図24等で示したFLCを備える振幅・位相変調器22を用いた構成とすることもできる。
これらの場合、記録再生装置とする場合との具体的な差異点としては、データ変調・振幅制御部17或いはデータ変調・振幅位相制御部23において先に説明した記録時の動作が省略されるという点である。
これらの場合、記録再生装置とする場合との具体的な差異点としては、データ変調・振幅制御部17或いはデータ変調・振幅位相制御部23において先に説明した記録時の動作が省略されるという点である。
1 レーザダイオード(LD)、2 コリメータレンズ、3 SLM(空間光変調器)、4 偏光ビームスプリッタ、5,7 リレーレンズ、6 遮光マスク、8 1/4波長板、9 対物レンズ、10 ホログラム記録媒体、11 イメージセンサ、12 集光レンズ、13 位相マスク、15 位相素子、15a 位相変調領域、15b 余白領域、16 駆動部、17 データ変調・振幅制御部、18 データ再生部、18a 差動検出部、19 システムコントローラ、20 差動検出用位相素子、21 差動検出用駆動部、22 振幅・位相変調器
Claims (15)
- 参照光と信号光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体に対する記録再生を行う記録再生装置であって、
入射光に対し、記録時には、予め定められた信号光エリアに記録データに応じた光強度変調パターンを与え且つ予め定められた参照光エリアには所定の光強度変調パターンを与えることで上記信号光と上記参照光とを生成し、再生時には、上記信号光エリアにその全体を同値とした光強度変調パターンを与え且つ上記参照光エリアに所定の光強度変調パターンを与えることでDC光と上記参照光とを生成する強度変調手段と、
光源から発せられ上記強度変調手段を介して得られる光を上記ホログラム記録媒体に対して導く光学系と、
上記参照光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第1の領域と上記信号光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第2の領域とを有し、それぞれの領域を透過した光に所定の位相差が与えられるようにして構成された位相変調素子と、
上記位相変調素子を動かす駆動手段と、
上記駆動手段を制御する制御手段とを備えると共に、
上記制御手段は、
記録時または再生時にのみ上記信号光エリアを透過した光と上記参照光エリアを透過した光とに上記所定の位相差が与えられるようにして上記位相変調素子が動かされるように上記駆動手段を制御する、
ことを特徴とする記録再生装置。 - 上記駆動手段は、
上記位相変調素子を光路に対して出し入れするようにして駆動するように構成され、
上記制御手段は、
上記位相変調素子が記録時または再生時にのみ光路に対して挿入されるように上記駆動手段を制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の記録再生装置。 - 上記位相変調素子は、上記第1の領域の厚みと上記第2の領域の厚みとが異なるように構成されて上記所定の位相差を与えるようにされる、
ことを特徴とする請求項2に記載の記録再生装置。 - 上記位相変調素子は、上記第1の領域または上記第2の領域のいずれか一方が1/4波長板で構成されて上記所定の位相差を与えるようにされる、
ことを特徴とする請求項2に記載の記録再生装置。 - 上記位相変調素子は、上記第1の領域または上記第2の領域のいずれか一方が1/4波長板で構成されると共に、上記第1の領域及び第2の領域が光路に対して挿入された状態で且つ上記1/4波長板における光学軸が入射光の偏光方向と同方向または直交する方向となる状態で設けられ、
上記駆動手段は、上記位相変調素子を回転駆動するように構成されており、
上記制御手段は、上記位相変調素子の回転角度が記録時と再生時とで90度異なるものとなるようにして上記駆動手段を制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の記録再生装置。 - 上記位相変調素子は、上記第1及び第2の領域のさらに外周部分に対し位相非変調領域を有するようにして構成され、
上記駆動手段は、
上記位相変調素子をスライド駆動することで上記第1及び第2の領域と上記位相非変調領域とを光路に対して交互に出し入れするように構成されており、
上記制御手段は、
記録時と再生時とで、上記第1及び第2の領域と上記位相非変調領域とが光路に対して交互に出し入れされるようにして上記位相変調素子がスライド駆動されるように上記駆動手段を制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の記録再生装置。 - さらに、光路中の所定位置に対して位相マスクが挿入されていることを特徴とする請求項1に記載の記録再生装置。
- さらに、再生時において上記強度変調手段によって得られる上記DC光または上記参照光の位相を「0」と「π」に変調する0/π位相変調手段と、
上記0/π位相変調手段による位相「0」の変調時に上記DC光と上記参照光とが上記ホログラム記録媒体に照射されることで得られる第1の再生信号光と、位相「π」の変調時に上記DC光と上記参照光とが上記ホログラム記録媒体に照射されることで得られる第2の再生信号光とを受光し、それらの差分を計算した結果に基づきデータ再生を行う再生手段とを備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の記録再生装置。 - 上記0/π位相変調手段は、
上記参照光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第1の領域と上記信号光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第2の領域とを有し、それぞれの領域を透過した光にπの位相差が与えられるようにして構成された差動検出用位相変調素子と、この差動検出用位相変調素子を動かすように構成された差動検出用駆動部とを備えて構成される、
ことを特徴とする請求項8に記載の記録再生装置。 - 上記差動検出用位相変調素子は、上記第1の領域の厚みと上記第2の領域の厚みとが異なるように構成されて上記πの位相差を与えるようにされる、
ことを特徴とする請求項9に記載の記録再生装置。 - 上記差動検出用位相変調素子は、上記第1の領域または上記第2の領域のいずれか一方が1/2波長板で構成されて上記πの位相差を与えるようにされる、
ことを特徴とする請求項9に記載の記録再生装置。 - 上記強度変調手段と上記0/π位相変調手段とは、入射光に対して光強度変調と0/πによる位相変調とを同時に行うことが可能な強誘電性液晶素子を備えた共通の空間光変調器で構成される、
ことを特徴とする請求項8に記載の記録再生装置。 - 参照光と信号光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体に対する記録再生を行う記録再生装置として、入射光に対し、記録時には、予め定められた信号光エリアに記録データに応じた光強度変調パターンを与え且つ予め定められた参照光エリアには所定の光強度変調パターンを与えることで上記信号光と上記参照光とを生成し、再生時には、上記信号光エリアにその全体を同値とした光強度変調パターンを与え且つ上記参照光エリアに所定の光強度変調パターンを与えることでDC光と上記参照光とを生成する強度変調手段と、光源から発せられ上記強度変調手段を介して得られる光を上記ホログラム記録媒体に対して導く光学系と、上記参照光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第1の領域と上記信号光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第2の領域とを有し、それぞれの領域を透過した光に所定の位相差が与えられるようにして構成された位相変調素子と、を備える記録再生装置における位相制御方法として、
記録時または再生時にのみ上記信号光エリアを透過した光と上記参照光エリアを透過した光とに上記所定の位相差が与えられるようにして上記位相変調素子を動かす、
ことを特徴とする位相制御方法。 - 参照光と信号光との干渉縞によってデータが記録されたホログラム記録媒体に対する再生を行う再生装置であって、
入射光に対して、予め定められた信号光エリアにその全体を同値とした光強度変調パターンを与え且つ予め定められた参照光エリアには所定の光強度変調パターンを与えることで、DC光と上記参照光とを生成する強度変調手段と、
光源から発せられ上記強度変調手段を介して得られる光を上記ホログラム記録媒体に対して導く光学系と、
上記光学系による光路中の所定位置に対して挿入され、上記参照光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第1の領域と上記信号光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第2の領域とを有し、それぞれの領域を透過した光に所定の位相差が与えられるようにして構成された位相変調素子と、
を備えることを特徴とする再生装置。 - 参照光と信号光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体への記録または再生に用いられる位相変調素子であって、
上記参照光を生成するための参照光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第1の領域と、上記信号光を生成するための信号光エリアを透過する光が入射する部分として設定された第2の領域とを有し、それぞれの領域を透過した光に所定の位相差が与えられるようにして構成されている、
ことを特徴とする位相変調素子。
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