JP2009282141A - Hologram reproducing device and hologram reproducing method - Google Patents

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由起子 長坂
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hologram reproducing device and a hologram reproducing method, obtaining a reproducing signal of high quality and reducing in size and thickness of the device. <P>SOLUTION: Incident light L1 of p-polarized light is caused to enter a hologram record medium 6, and transmitted light L2 at this time is reversed to generate reproducing reference light L3. The polarized light of the reproducing reference light 3 is converted to s-polarized light by a quarter-wave plate 10, so that reproducing signal light L4 generated from a hologram 9 also becomes s-polarized light. A sheet polarizer 15 separates reflected light of p-polarized light obtained by reflecting the incident light L1 by the hologram record medium 6 from the reproducing signal light L4 of s-polarized light. As a result, SN ratio of a reproducing signal can be improved. Further, the sheet polarizer 15 can be disposed just before a light-receiving surface 16a of an image pickup element 16, so that the hologram reproducing device 100 can be reduced in size and thickness. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は記録媒体に記録されたホログラムを再生する再生装置および再生方法に関する。   The present invention relates to a reproducing apparatus and a reproducing method for reproducing a hologram recorded on a recording medium.

近年、高密度の光記録が可能なボリュームホログラフィックメモリが注目を浴びている。一般に、ボリュームホログラフィでは、記録する情報で変調された信号光と参照光とをホログラム記録媒体内部で干渉させる。このとき、記録媒体の厚み方向を積極的に利用して3次元的に生成された干渉縞をホログラムとして記録する。3次元的に記録された厚いホログラムは、高い回折効率を有する。また、角度多重記録方式を用いることによって記録密度を増大させることが可能である。   In recent years, volume holographic memories capable of high-density optical recording have attracted attention. In general, in volume holography, signal light modulated with information to be recorded and reference light are caused to interfere inside a hologram recording medium. At this time, interference fringes generated three-dimensionally by actively utilizing the thickness direction of the recording medium are recorded as holograms. A thick hologram recorded three-dimensionally has a high diffraction efficiency. Further, it is possible to increase the recording density by using the angle multiplex recording method.

図10は、従来のホログラム記録再生装置200の構成を示す概略図である。ホログラム記録再生装置200は、球面波の信号光と平面波の参照光とをホログラム記録媒体中で干渉させることによってホログラムを記録するとともに、記録したホログラムを再生する。同様の構成のホログラム記録再生装置は、たとえば、特開2006−317886号公報(特許文献1)に開示されている。なお、図10で、図面の左右方向がX方向であり、図面の上下方向がZ方向であり、紙面に垂直な方向がY方向である。ホログラム記録媒体206は、X、Y方向に沿って配置される。   FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional hologram recording / reproducing apparatus 200. The hologram recording / reproducing apparatus 200 records a hologram by causing the spherical wave signal light and the plane wave reference light to interfere with each other in the hologram recording medium, and reproduces the recorded hologram. A hologram recording / reproducing apparatus having the same configuration is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-317886 (Patent Document 1). In FIG. 10, the horizontal direction in the drawing is the X direction, the vertical direction in the drawing is the Z direction, and the direction perpendicular to the paper surface is the Y direction. The hologram recording medium 206 is arranged along the X and Y directions.

図10を参照して、レーザ光源201は、青色や緑色などの単一な波長のレーザ光を出射するレーザ装置である。レーザ光源201で発生したレーザビームは、ビームエキスパンダ203によって径が拡大され、平行光となって出射される。この平行光は、偏光ビームスプリッタ(PBS:Polarization Beam Splitter)225によってP偏光の信号光P2とS偏光の参照光P1とに分割される。   Referring to FIG. 10, a laser light source 201 is a laser device that emits laser light having a single wavelength such as blue or green. The laser beam generated by the laser light source 201 is expanded in diameter by the beam expander 203 and emitted as parallel light. The parallel light is split by a polarization beam splitter (PBS) 225 into P-polarized signal light P2 and S-polarized reference light P1.

信号光P2は、ミラー226で反射された後、ビームエキスパンダ227で径が拡大される。その後、信号光P2は、空間光変調器228で強度変調されてからPBS215を透過する。そして、信号光P2は、対物レンズ214によって集光されてホログラム記録媒体206中に入射する。   After the signal light P <b> 2 is reflected by the mirror 226, the diameter of the signal light P <b> 2 is expanded by the beam expander 227. Thereafter, the signal light P <b> 2 is intensity-modulated by the spatial light modulator 228 and then passes through the PBS 215. The signal light P <b> 2 is collected by the objective lens 214 and enters the hologram recording medium 206.

一方、参照光P1は、1/2波長板204でP偏光に変換された後、ミラー205で反射される。その後、参照光P1は、照射位置調整レンズ212(212a,212b)を通過して、平行光の状態で、ホログラム記録媒体206に入射する。こうして、参照光P1は、信号光P2とホログラム記録媒体206内で干渉する。   On the other hand, the reference light P <b> 1 is converted to P-polarized light by the half-wave plate 204 and then reflected by the mirror 205. Thereafter, the reference light P1 passes through the irradiation position adjusting lens 212 (212a, 212b) and enters the hologram recording medium 206 in a parallel light state. Thus, the reference light P 1 interferes with the signal light P 2 in the hologram recording medium 206.

照射位置調整レンズ212a,212bとミラー205とホログラム記録媒体206とは、いわゆる4f光学系を構成する。このため、ミラー205を回転させて反射方向を変化させることによって、参照光P1のホログラム記録媒体206への入射位置を変えずに入射角度を変化させることができる。   The irradiation position adjusting lenses 212a and 212b, the mirror 205, and the hologram recording medium 206 constitute a so-called 4f optical system. Therefore, by rotating the mirror 205 to change the reflection direction, the incident angle can be changed without changing the incident position of the reference light P1 on the hologram recording medium 206.

このようにしてホログラム記録媒体に入射する参照光の入射角度を変えると、信号光との干渉によって形成される干渉縞の傾きが変化する。この結果、参照光の入射角度に応じて異なるホログラムが形成される。この際、参照光の入射角度を変化させるごとに信号光の情報を変えれば、同一箇所に複数の情報を書き込むことが可能となる。このように、ホログラム記録媒体206に入射する参照光の入射角度を変化させることによって、同一箇所にホログラム209を多重記録する方法は角度多重記録方式と呼ばれる。   When the incident angle of the reference light incident on the hologram recording medium is changed in this way, the inclination of the interference fringes formed by the interference with the signal light changes. As a result, different holograms are formed according to the incident angle of the reference light. At this time, if the information of the signal light is changed every time the incident angle of the reference light is changed, a plurality of pieces of information can be written in the same location. As described above, the method of multiplexing and recording the hologram 209 at the same location by changing the incident angle of the reference light incident on the hologram recording medium 206 is called an angle multiplexing recording method.

次に、ホログラム記録再生装置200によって記録されたホログラムを再生する手順を説明する。   Next, a procedure for reproducing a hologram recorded by the hologram recording / reproducing apparatus 200 will be described.

再生時には、まず、記録時の参照光と同一の方向から入射光P1がホログラム記録媒体206に入射される。入射光P1がホログラム記録媒体206を透過した透過光P3は、1/4波長板210によって円偏光に変換される。円偏光の光はミラー211に入射する。ミラー211は、回転動作とZ方向にシフトする動作とを合わせて行うことによって、円偏光の光を元の方向に180°反射する。   At the time of reproduction, first, incident light P1 enters the hologram recording medium 206 from the same direction as the reference light at the time of recording. The transmitted light P3 obtained by transmitting the incident light P1 through the hologram recording medium 206 is converted into circularly polarized light by the quarter wavelength plate 210. Circularly polarized light enters the mirror 211. The mirror 211 reflects the circularly polarized light by 180 ° in the original direction by performing both the rotation operation and the operation shifting in the Z direction.

反射された円偏光の光は、1/4波長板210に再び入射することによって、S偏光の再生参照光P4に変換される。S偏光の再生参照光P4は、記録時と反対方向からホログラム記録媒体206に入射する。入射した再生参照光P4がホログラム209によって回折されることによって、再生信号光P5が生成される。   The reflected circularly polarized light is incident on the quarter-wave plate 210 again and converted to S-polarized reproduction reference light P4. The S-polarized reproduction reference beam P4 enters the hologram recording medium 206 from the opposite direction to that during recording. The incident reproduction reference light P4 is diffracted by the hologram 209, whereby reproduction signal light P5 is generated.

生成された再生信号光P5は、対物レンズ214、PBS215、および撮像素子216によって構成される再生光学系に入射する。このとき、S偏光の再生信号光P5は、PBS215によって反射されて撮像素子216に導かれる。撮像素子216が撮像した画像データをデコードすることにより、ホログラムに記録された情報の再生が完了する。   The generated reproduction signal light P5 is incident on a reproduction optical system including the objective lens 214, the PBS 215, and the image sensor 216. At this time, the S-polarized reproduction signal light P5 is reflected by the PBS 215 and guided to the image sensor 216. By decoding the image data captured by the image sensor 216, the reproduction of the information recorded in the hologram is completed.

角度多重記録方式による多重ホログラムを再生するためには、記録時と同様に、ホログラム記録媒体に対する再生参照光P4の入射角度を変化させる必要がある。図10の場合、正面側のミラー205の偏角を再生すべき目的のホログラムに応じて調整することによって、入射光P1を記録時の参照光と同じ入射角でホログラム記録媒体206に入射させる。このとき、再生参照光P4は、ホログラム記録媒体206の裏面側で透過光P3を180°反転させることによって生成される。このように記録時と反対の方向から再生参照光P4をホログラム記録媒体206に入射する方法を用いることによって、レーザ光源201と再生光学系をホログラム記録媒体206に対して同じ側に配置することができるので、装置の小型化および薄型化が可能となる。
特開2006−317886号公報
In order to reproduce a multiplex hologram by the angle multiplex recording method, it is necessary to change the incident angle of the reproduction reference light P4 with respect to the hologram recording medium as in the case of recording. In the case of FIG. 10, the incident light P1 is made incident on the hologram recording medium 206 at the same incident angle as the reference light at the time of recording by adjusting the deflection angle of the mirror 205 on the front side according to the target hologram to be reproduced. At this time, the reproduction reference light P4 is generated by inverting the transmitted light P3 by 180 ° on the back side of the hologram recording medium 206. In this way, by using the method in which the reproduction reference light P4 is incident on the hologram recording medium 206 from the direction opposite to that at the time of recording, the laser light source 201 and the reproduction optical system can be arranged on the same side with respect to the hologram recording medium 206. Therefore, the apparatus can be reduced in size and thickness.
JP 2006-317886 A

しかしながら、上記の方法でホログラムを再生する場合には、以下のような問題がある。   However, when the hologram is reproduced by the above method, there are the following problems.

図10の再生参照光P4は、入射光P1がホログラム記録媒体206を透過した透過光P3をホログラム記録媒体206の裏面側で反転させることで生成される。一般に、ホログラム記録媒体は、記録材料をガラス基板や樹脂基板など(以下、基板と記載する)で挟みこんだ構造をしている。さらに、ホログラム記録媒体全体がカートリッジに内蔵される場合もある。このような構造のホログラム記録媒体に入射光P1が入射した場合、基板表面で一部の光が反射されて反射光になる。そして、この反射光が撮像素子の受光面に入射するとノイズになる。反射光が対物レンズのアパーチャなどでさらに散乱され、その散乱光が撮像素子に受光面に入射する場合もある。基板表面に反射防止処理を行うことや、ホログラム記録媒体に対する入射角度を制限することで、受光面に入射する反射光および散乱光の強度をある程度低減することは可能であるが十分でない。   The reproduction reference light P4 in FIG. 10 is generated by inverting the transmitted light P3 obtained by transmitting the incident light P1 through the hologram recording medium 206 on the back surface side of the hologram recording medium 206. In general, a hologram recording medium has a structure in which a recording material is sandwiched between a glass substrate, a resin substrate, and the like (hereinafter referred to as a substrate). Further, the entire hologram recording medium may be built in the cartridge. When the incident light P1 is incident on the hologram recording medium having such a structure, a part of the light is reflected on the substrate surface to become reflected light. When the reflected light enters the light receiving surface of the image sensor, noise is generated. In some cases, the reflected light is further scattered by the aperture of the objective lens, and the scattered light is incident on the light receiving surface of the image sensor. Although it is possible to reduce the intensity of reflected light and scattered light incident on the light receiving surface to some extent by performing antireflection treatment on the substrate surface and limiting the incident angle to the hologram recording medium, it is not sufficient.

特に、記録密度を増大させるために信号光の回折効率を小さくした場合に、ノイズの影響が問題となる。現在、ホログラム記録媒体の多重可能な能力をあらわすMナンバーは、最大で数十の値が得られている。このMナンバーは回折効率のルートに比例するので、回折効率が小さいほど多重数を増やすことができる。しかしながら、記録密度を増大させるためにホログラムの回折効率を小さくした場合には、再生された信号光が微弱となるので反射光および散乱光によるノイズの影響が無視できなくなる。   In particular, the influence of noise becomes a problem when the diffraction efficiency of signal light is reduced in order to increase the recording density. At present, a maximum of several tens of M numbers representing the ability to multiplex hologram recording media are obtained. Since the M number is proportional to the route of diffraction efficiency, the multiplex number can be increased as the diffraction efficiency is lower. However, when the hologram diffraction efficiency is reduced in order to increase the recording density, the reproduced signal light becomes weak, so the influence of noise due to reflected light and scattered light cannot be ignored.

また、再生信号光を撮像素子に結像するための対物レンズは、記録時に信号光を集光するために用いられる対物レンズと同じ特性のものを用いる必要がある。記録密度の向上のためには、記録時にNAの高い対物レンズを利用することが考えられる。高いNAの対物レンズを用いた場合、一般的に対物レンズの焦点距離が短くなるため、対物レンズとホログラム記録媒体の距離が縮まる。この結果、再生時にはホログラム記録媒体からの反射光や散乱光などの迷光が対物レンズに入射しやすくなるので、再生信号の品質が低下するおそれがある。   Further, it is necessary to use an objective lens having the same characteristics as the objective lens used for condensing the signal light at the time of recording as the objective lens for imaging the reproduction signal light on the image sensor. In order to improve the recording density, it is conceivable to use an objective lens having a high NA during recording. When an objective lens with a high NA is used, since the focal length of the objective lens is generally shortened, the distance between the objective lens and the hologram recording medium is reduced. As a result, stray light such as reflected light or scattered light from the hologram recording medium is likely to enter the objective lens during reproduction, and the quality of the reproduced signal may be reduced.

また、図10の従来例のように偏光分離のためにPBSを用いた場合は、再生信号光のビーム径に比例してPBSの大きさも大きくなるため、装置の小型化、薄型化に不利である。また、対物レンズの結像位置に撮像素子を配置する必要があるので、PBSの大きさが大きくなると対物レンズの設計が困難になる。さらに、PBSの回転やチルトによってPBS通過後の再生信号光の光軸にずれが生じる場合がある。特にS偏光の再生信号光がPBS内部の反射面で反射される場合に光軸のずれが問題となる。このためPBSを用いる場合には、撮像素子に対するPBSの面内方向の位置合わせが必要となる。   In addition, when PBS is used for polarization separation as in the conventional example of FIG. 10, the size of PBS increases in proportion to the beam diameter of the reproduction signal light, which is disadvantageous for downsizing and thinning of the apparatus. is there. In addition, since it is necessary to place an image sensor at the imaging position of the objective lens, it becomes difficult to design the objective lens when the size of the PBS is increased. Further, the optical axis of the reproduction signal light after passing through the PBS may be shifted due to the rotation or tilt of the PBS. In particular, when the S-polarized reproduction signal light is reflected by the reflection surface inside the PBS, the optical axis shift becomes a problem. Therefore, when PBS is used, it is necessary to align the PBS in the in-plane direction with respect to the image sensor.

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものである。本発明の目的は、高品質の再生信号を得ることができるともに装置の小型化、薄型化が可能なホログラム再生装置およびホログラム再生方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems. An object of the present invention is to provide a hologram reproducing apparatus and a hologram reproducing method capable of obtaining a high-quality reproduction signal and capable of reducing the size and thickness of the apparatus.

本発明は要約すれば、第1、第2の面を有する板状の記録媒体に記録された透過型のホログラムを再生するホログラム再生装置であって、入射光生成部と、再生参照光光学系と、受光部と、偏光板とを備える。入射光生成部は、コヒーレントな直線偏光の光を生成して第1の面から記録媒体に入射光として入射させる。再生参照光光学系は、入射光が記録媒体を透過した透過光を用いて、第2の面から記録媒体に入射し、透過光の偏光の方向と90°異なる直線偏光の再生参照光を生成する。受光部は、ホログラムによって再生参照光が回折されることによって第1の面から出射した再生信号光を受光する。偏光板は、第1の面と受光部との間の再生信号光の光路上に設けられ、再生信号光の偏光方向の光を選択的に透過する。   In summary, the present invention is a hologram reproducing apparatus for reproducing a transmission type hologram recorded on a plate-shaped recording medium having first and second surfaces, and includes an incident light generation unit and a reproduction reference light optical system. And a light receiving portion and a polarizing plate. The incident light generation unit generates coherent linearly polarized light and makes it incident on the recording medium as incident light from the first surface. The reproduction reference light optical system uses the transmitted light that has been transmitted through the recording medium, and the incident light enters the recording medium from the second surface, and generates a linearly-polarized reproduction reference light that is 90 ° different from the polarization direction of the transmitted light. To do. The light receiving unit receives the reproduction signal light emitted from the first surface when the reproduction reference light is diffracted by the hologram. The polarizing plate is provided on the optical path of the reproduction signal light between the first surface and the light receiving unit, and selectively transmits light in the polarization direction of the reproduction signal light.

好ましくは、偏光板は、再生信号光を受光する受光部の受光面に密着して設けられる。
また、好ましくは、再生参照光光学系は、透過光を円偏光の光に変換する1/4波長板と、円偏光の光を反射する反射部とを含む。1/4波長板は、さらに、反射された円偏光の光を再生参照光に変換する。
Preferably, the polarizing plate is provided in close contact with the light receiving surface of the light receiving unit that receives the reproduction signal light.
Preferably, the reproduction reference light optical system includes a quarter-wave plate that converts transmitted light into circularly polarized light, and a reflecting unit that reflects circularly polarized light. The quarter-wave plate further converts the reflected circularly polarized light into reproduction reference light.

また、好ましくは、入射光はP偏光である。
さらに好ましくは、ホログラム再生装置は、制御部をさらに備える。制御部は、角度多重方式によって記録媒体に記録された複数のホログラムの各々に応じて、入射光の第1の面への入射角度を変更するように入射光生成部を制御する。ここで、入射光の入射角度の変更範囲は、ブリュースタ角を含む。制御部は、さらに、再生参照光が透過光の進行方向と180°逆方向に進むように反射部の反射方向を制御する。
Preferably, the incident light is P-polarized light.
More preferably, the hologram reproducing device further includes a control unit. The control unit controls the incident light generation unit to change the incident angle of the incident light on the first surface according to each of the plurality of holograms recorded on the recording medium by the angle multiplexing method. Here, the change range of the incident angle of the incident light includes the Brewster angle. The control unit further controls the reflection direction of the reflection unit so that the reproduction reference light travels in a direction 180 ° opposite to the traveling direction of the transmitted light.

あるいは、さらに好ましくは、入射光の第1の面への入射角度は、ブリュースタ角に固定される。そして、ホログラム再生装置は、角度多重方式によって記録媒体に記録された複数のホログラムの各々に応じて、再生参照光の第2の面への入射角度を変更するように反射部の反射方向を制御する制御部をさらに備える。   Alternatively, more preferably, the incident angle of the incident light on the first surface is fixed to the Brewster angle. Then, the hologram reproducing device controls the reflection direction of the reflecting portion so as to change the incident angle of the reproduction reference light to the second surface according to each of the plurality of holograms recorded on the recording medium by the angle multiplexing method. And a control unit.

本発明の他の局面において、本発明は、第1、第2の面を有する板状の記録媒体に記録された透過型のホログラムを再生するホログラム再生方法である。本発明のホログラム再生方法は、コヒーレントな直線偏光の光を生成して第1の面から記録媒体に入射光として入射させるステップと、入射光が記録媒体を透過した透過光を用いて、第2の面から記録媒体に入射し、透過光の偏光の方向と90°異なる直線偏光の再生参照光を生成するステップと、ホログラムによって再生参照光が回折されることによって第1の面から出射した再生信号光を、偏光板を用いて選択的に透過させるステップと、偏光板を透過した再生信号光を受光するステップとを備える。   In another aspect of the present invention, the present invention is a hologram reproducing method for reproducing a transmission type hologram recorded on a plate-shaped recording medium having first and second surfaces. The hologram reproducing method of the present invention generates a coherent linearly polarized light and makes it incident on the recording medium as incident light from the first surface, and transmits the incident light transmitted through the recording medium. And a step of generating linearly polarized reproduction reference light that is 90 ° different from the direction of polarization of transmitted light, and reproduction reproduced from the first surface by diffracting the reproduction reference light by the hologram. The method includes a step of selectively transmitting signal light using a polarizing plate and a step of receiving reproduction signal light transmitted through the polarizing plate.

好ましくは、入射光として入射させるステップは、レーザ光を発生するステップと、発生したレーザ光を、入射光の入射面に対してP偏光に変換するステップと、記録媒体に多重記録された複数のホログラムの各々に応じた入射角度で、P偏光に変換されたレーザ光を第1の面へ照射するステップとを含む。そして、再生参照光を生成するステップは、透過光を1/4波長板を用いて円偏光の光に変換するステップと、円偏光の光を180°逆方向に反射するステップと、反射された円偏光の光を1/4波長板を用いて再生参照光に変換するステップとを含む。   Preferably, the step of entering as incident light includes the step of generating laser light, the step of converting the generated laser light into P-polarized light with respect to the incident surface of the incident light, and a plurality of multiple recordings recorded on the recording medium Irradiating the first surface with laser light converted to P-polarized light at an incident angle corresponding to each of the holograms. The steps of generating the reproduction reference light include the steps of converting the transmitted light into circularly polarized light using a quarter wavelength plate, reflecting the circularly polarized light in the reverse direction by 180 °, and reflecting the reflected light. Converting circularly polarized light into reproduction reference light using a quarter-wave plate.

あるいは、好ましくは、入射光として入射させるステップは、レーザ光を発生するステップと、発生したレーザ光を、入射光の入射面に対してP偏光に変換するステップと、P偏光に変換されたレーザ光をブリュースタ角で第1の面に照射するステップとを含む。そして、再生参照光を生成するステップは、透過光を1/4波長板を用いて円偏光の光に変換するステップと、記録媒体に多重記録された複数のホログラムの各々に応じた反射角度で、円偏光の光を反射するステップと、反射された円偏光の光を1/4波長板を用いて再生参照光に変換するステップとを含む。   Alternatively, preferably, the step of entering as incident light includes the step of generating laser light, the step of converting the generated laser light into P-polarized light with respect to the incident surface of the incident light, and the laser converted into P-polarized light Irradiating the first surface with light at a Brewster angle. The step of generating reproduction reference light includes a step of converting the transmitted light into circularly polarized light using a quarter wavelength plate, and a reflection angle corresponding to each of a plurality of holograms recorded in a multiplexed manner on the recording medium. Reflecting the circularly polarized light and converting the reflected circularly polarized light into reproduction reference light using a quarter-wave plate.

本発明によれば、入射光を生成する光源と再生信号光を受光する受光部とを記録媒体に対して同じ側に配置できるので、小型化および薄型化が可能なホログラム再生装置および方法を提供することができる。しかも、入射光が記録媒体の表面で反射された反射光と再生信号光とを偏光板によって分離するので、高品質の再生信号を得ることができる。また、再生信号光の分離に用いる偏光板は受光部の受光面の直前に配置可能であるので、再生装置をより小型かつ薄型にすることができる。   According to the present invention, since a light source for generating incident light and a light receiving unit for receiving reproduction signal light can be arranged on the same side with respect to the recording medium, a hologram reproducing apparatus and method that can be reduced in size and thickness are provided. can do. Moreover, since the incident light is separated from the reflected light reflected from the surface of the recording medium and the reproduction signal light by the polarizing plate, a high-quality reproduction signal can be obtained. Further, since the polarizing plate used for separation of the reproduction signal light can be disposed immediately before the light receiving surface of the light receiving unit, the reproducing apparatus can be made smaller and thinner.

以下、本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、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1によるホログラム再生装置100の構成を示す概略図である。図1のホログラム再生装置100は、角度多重方式によって板状のホログラム記録媒体6に多重記録された透過型のホログラムを再生する。ホログラム再生装置100は、レーザ光源1と、ビームエキスパンダ3と、偏光子4と、正面側ミラー5と、1/4波長板10と、裏面側ミラー11と、対物レンズ14と、偏光板15と、撮像素子16と、アパーチャ19とを含む。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram reproducing device 100 according to Embodiment 1 of the present invention. The hologram reproducing apparatus 100 in FIG. 1 reproduces a transmission type hologram that is multiplexed and recorded on the plate-like hologram recording medium 6 by an angle multiplexing method. The hologram reproducing device 100 includes a laser light source 1, a beam expander 3, a polarizer 4, a front side mirror 5, a quarter wavelength plate 10, a back side mirror 11, an objective lens 14, and a polarizing plate 15. And an imaging device 16 and an aperture 19.

ホログラム記録媒体6は、正面側基板7aおよび裏面側基板7b(以下、基板7と総称する。)と、両基板7に挟まれ、干渉縞が形成される記録層8とを含む。すなわち、ホログラム記録媒体6は、正面側基板7aと裏面側基板7bとの間に記録層8を挟んだサンドイッチ構造を有する。基板7の材料として、ポリカーボネート、アクリル等の透光性の合成樹脂またはガラスなどが用いられる。また、記録層8には、たとえば、光の照射によって屈折率が変化するフォトポリマーなどの合成樹脂材料が用いられる。   The hologram recording medium 6 includes a front side substrate 7a and a back side substrate 7b (hereinafter collectively referred to as a substrate 7), and a recording layer 8 sandwiched between both the substrates 7 to form interference fringes. That is, the hologram recording medium 6 has a sandwich structure in which the recording layer 8 is sandwiched between the front substrate 7a and the back substrate 7b. As a material of the substrate 7, a light-transmitting synthetic resin such as polycarbonate or acrylic, glass or the like is used. The recording layer 8 is made of, for example, a synthetic resin material such as a photopolymer whose refractive index changes with light irradiation.

透過型のホログラムの場合、記録する情報によって変調された信号光と参照光とが板状のホログラム記録媒体6の同じ側から入射される。このとき生じた信号光および参照光の干渉縞がホログラム記録媒体6に記録される。以下の説明では、記録時に信号光と参照光とが入射される側の面をホログラム記録媒体6の正面6aと称し、その反対側の面をホログラム記録媒体6の裏面6bと称する。   In the case of a transmission type hologram, signal light and reference light modulated by information to be recorded are incident from the same side of the plate-like hologram recording medium 6. The interference fringes of the signal light and the reference light generated at this time are recorded on the hologram recording medium 6. In the following description, the surface on which signal light and reference light are incident during recording is referred to as the front surface 6a of the hologram recording medium 6, and the opposite surface is referred to as the back surface 6b of the hologram recording medium 6.

透過型のホログラムを再生するとき、記録時の参照光と同方向の正面側から再生参照光を入射した場合には、裏面側に再生信号光が得られる。一方、記録時の参照光と逆方向の裏面側から再生参照光を入射した場合には、正面側に再生信号光が得られる。裏面側から再生参照光を入射した場合には、再生信号光は記録時の信号光と位相共役の関係にある。   When reproducing a transmission type hologram, if reproduction reference light is incident from the front side in the same direction as the reference light during recording, reproduction signal light is obtained on the back side. On the other hand, when reproduction reference light is incident from the back side opposite to the reference light during recording, reproduction signal light is obtained on the front side. When the reproduction reference light is incident from the back side, the reproduction signal light has a phase conjugate relationship with the signal light at the time of recording.

以下、説明の便宜のために、ホログラム記録媒体6の表面(正面6aおよび裏面6b)に沿う方向をX方向およびY方向と称する。+X方向は、図面の左から右に向かう方向であり、+Y方向は紙面の奥から手前に向かう方向である。また、ホログラム記録媒体6の厚み方向をZ方向と称する。+Z方向は図面の上から下に向かう方向である。図1の場合、ホログラム記録媒体6の正面側は−Z方向であり、裏面側は+Z方向である。   Hereinafter, for convenience of explanation, directions along the front surface (front surface 6a and back surface 6b) of the hologram recording medium 6 are referred to as an X direction and a Y direction. The + X direction is a direction from the left to the right of the drawing, and the + Y direction is a direction from the back to the front of the drawing. The thickness direction of the hologram recording medium 6 is referred to as the Z direction. The + Z direction is a direction from the top to the bottom of the drawing. In the case of FIG. 1, the front side of the hologram recording medium 6 is the −Z direction, and the back side is the + Z direction.

レーザ光源1は、青色や緑色の単一な波長のレーザ光を出射するレーザ装置である。レーザ光源1から出射された光は、ビームエキスパンダ3によって径が拡大され、平行光となって出射される。平行光の強度分布はガウシアン形状となる。このとき、再生するホログラム内の光の強度分布に差がある場合は、再生像に強度ムラを生じさせる原因となる。したがって、ホログラムの大きさに対して均一な強度分布の平行光にすることが好ましい。たとえば、ビーム光の強度分布がガウシアン形状のものをフラットにするアポダイザ(図示省略)をレーザ光の光路に挿入することが有効である。あるいは、ビームエキスパンダ3で十分にビーム径の広がったレーザ光の周辺部分をアパーチャ(図示省略)で取り除くことによって中心付近の光を利用してもよい。   The laser light source 1 is a laser device that emits blue or green laser light having a single wavelength. The light emitted from the laser light source 1 is expanded in diameter by the beam expander 3 and emitted as parallel light. The intensity distribution of the parallel light has a Gaussian shape. At this time, if there is a difference in the light intensity distribution in the hologram to be reproduced, this may cause unevenness in the intensity of the reproduced image. Therefore, it is preferable to use parallel light having a uniform intensity distribution with respect to the size of the hologram. For example, it is effective to insert an apodizer (not shown) that flattens a Gaussian-shaped beam light distribution into the optical path of the laser light. Alternatively, light in the vicinity of the center may be used by removing a peripheral portion of the laser beam having a sufficiently wide beam diameter with an aperture (not shown) by the beam expander 3.

偏光子4は、ビームエキスパンダ3の出力側に設けられ、直線偏光の光をレーザ光から取り出す。実施の形態1では、ホログラム記録媒体6への入射時に入射光L1が入射面に対してP偏光となるように、偏光子4の透過軸の方向をX方向に合わせる。ここで、P偏光は、電界成分が入射面(紙面)に平行である直線偏光をいう。一方、S偏光は、電界成分が入射面に垂直である直線偏光をいう。偏光子4として、たとえば、方解石などの複屈折結晶板または偏光プリズムを用いることができる。なお、半導体レーザ装置のように直線偏光したレーザ光を発生するレーザ光源1を用いる場合には、発生したレーザ光の偏光方向が偏光子4の透過軸の方向に合うように半導体レーザ装置の配置の方向を調整する。あるいは、半導体レーザ装置の配置方向によって入射光L1の偏光方向を決めるようにすれば偏光子4を用いなくてもよい。   The polarizer 4 is provided on the output side of the beam expander 3 and extracts linearly polarized light from the laser light. In the first embodiment, the direction of the transmission axis of the polarizer 4 is aligned with the X direction so that the incident light L1 becomes P-polarized with respect to the incident surface when entering the hologram recording medium 6. Here, P-polarized light refers to linearly polarized light whose electric field component is parallel to the incident surface (paper surface). On the other hand, S-polarized light refers to linearly polarized light whose electric field component is perpendicular to the incident surface. As the polarizer 4, for example, a birefringent crystal plate such as calcite or a polarizing prism can be used. When the laser light source 1 that generates linearly polarized laser light is used as in the semiconductor laser device, the semiconductor laser device is arranged so that the polarization direction of the generated laser light matches the direction of the transmission axis of the polarizer 4. Adjust the direction. Alternatively, the polarizer 4 need not be used if the polarization direction of the incident light L1 is determined by the arrangement direction of the semiconductor laser device.

正面側ミラー5は、偏光子4を透過したP偏光のレーザ光をホログラム記録媒体6の方向へ反射する。正面側ミラー5は、制御部20の制御に従って、角変位動作とZ方向にシフトする動作とを併せて行う。これによって、ホログラム記録媒体6に対する照射位置を変えることなく、多重記録されたホログラムに応じた所望の角度でレーザ光を偏向させ、ホログラム記録媒体6に入射光L1として入射させる。このような構成は、ホログラム記録媒体6と正面側ミラー5との距離を自由に設定できるため、部材の配置の制限が小さく、設計の自由度が高い。また、入射光L1の偏向角度も大きくすることができる。たとえば、正面側ミラー5として、ステッピングモータを用いたマイクロステップ駆動によって角変位するガルバノミラーを用いることができる。   The front-side mirror 5 reflects the P-polarized laser light transmitted through the polarizer 4 in the direction of the hologram recording medium 6. The front-side mirror 5 performs both the angular displacement operation and the shift operation in the Z direction according to the control of the control unit 20. As a result, the laser beam is deflected at a desired angle corresponding to the multiplex-recorded hologram without changing the irradiation position on the hologram recording medium 6, and is incident on the hologram recording medium 6 as incident light L1. In such a configuration, since the distance between the hologram recording medium 6 and the front-side mirror 5 can be set freely, the restriction on the arrangement of members is small and the degree of freedom in design is high. In addition, the deflection angle of the incident light L1 can be increased. For example, a galvanometer mirror that is angularly displaced by microstep drive using a stepping motor can be used as the front-side mirror 5.

以上のレーザ光源1、ビームエキスパンダ3、偏光子4、および正面側ミラー5は、本発明の入射光生成部30を構成する。入射光生成部30は、コヒーレントな直線偏光(P偏光)の光を生成して、生成した光を入射光L1としてホログラム記録媒体6の正面6aの所望位置に所望角度で入射する。   The laser light source 1, the beam expander 3, the polarizer 4, and the front side mirror 5 constitute the incident light generation unit 30 of the present invention. The incident light generation unit 30 generates coherent linearly polarized light (P-polarized light) and enters the generated light as incident light L1 at a desired position on the front surface 6a of the hologram recording medium 6.

このように入射光L1の偏光をP偏光にする理由を図2を参照して次に説明する。
図2は、入射光の入射角度とホログラム記録媒体6の基板7の表面での反射率との関係を示すグラフである。図2のグラフは、基板7の材料がガラスであり、レーザ光の波長が532nmである場合を示している。横軸は入射光の入射角度を表わし、縦軸は表面での反射率を表わす。同波長でのガラスの屈折率は1.51であるので、ブリュースタ角は56.5°になる。
The reason why the polarization of the incident light L1 is changed to P polarization will be described next with reference to FIG.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the incident angle of incident light and the reflectance at the surface of the substrate 7 of the hologram recording medium 6. The graph of FIG. 2 shows a case where the material of the substrate 7 is glass and the wavelength of the laser light is 532 nm. The horizontal axis represents the incident angle of incident light, and the vertical axis represents the reflectance at the surface. Since the refractive index of glass at the same wavelength is 1.51, the Brewster angle is 56.5 °.

図2に示すように、P偏光成分はブリュースタ角で反射率が0になる。ブリュースタ角近傍でのP偏光の反射率はS偏光に比べて小さい。そこで、実施の形態1では、ホログラム記録媒体6にホログラムを多重記録するときに、参照光の入射角度の範囲をブリュースタ角を中心に±10°の範囲にする。この結果、ホログラムの再生時の入射光L1の入射角の範囲もブリュースタ角を中心にして±10°の範囲になるので、ホログラム記録媒体6の表面での反射光を抑制することができる。反射光が撮像素子16に取込まれるとノイズになるので、反射光を抑制することによって再生信号のSN比を向上させることができる。   As shown in FIG. 2, the reflectance of the P-polarized component is 0 at the Brewster angle. The reflectance of P-polarized light near the Brewster angle is smaller than that of S-polarized light. Therefore, in the first embodiment, when the hologram is multiplexed and recorded on the hologram recording medium 6, the range of the incident angle of the reference light is set to a range of ± 10 ° with the Brewster angle as the center. As a result, the range of the incident angle of the incident light L1 at the time of reproducing the hologram is within a range of ± 10 ° with the Brewster angle as the center, so that the reflected light on the surface of the hologram recording medium 6 can be suppressed. When the reflected light is taken into the image sensor 16, noise is generated, and the S / N ratio of the reproduction signal can be improved by suppressing the reflected light.

再び図1を参照して、入射光L1の一部はホログラム9によって回折される。このときの回折光は、ホログラム記録媒体6の裏面6b側に出射されるので、実施の形態1のホログラム再生装置100には用いられない。その他の大部分の入射光L1は、透過光L2としてホログラム記録媒体6を透過する。   Referring to FIG. 1 again, a part of the incident light L1 is diffracted by the hologram 9. Since the diffracted light at this time is emitted to the back surface 6b side of the hologram recording medium 6, it is not used in the hologram reproducing apparatus 100 of the first embodiment. Most of the other incident light L1 passes through the hologram recording medium 6 as transmitted light L2.

1/4波長板10は、ホログラム記録媒体6と裏面側ミラー11との間の光路上に設けられる。1/4波長板10は、互いに直交する主軸(速軸、遅延軸)方向の偏光成分に90°の位相差を与える。1/4波長板10の主軸に対して45°傾いた直線偏光は円偏光に変換され、円偏光は直線偏光に変換される。図1の場合、1/4波長板10はP偏光の透過光L2を円偏光に変換する。なお、1/4波長板10は、たとえば、雲母や水晶などの異方性結晶を所望の厚みにへき開して作成することができる。   The quarter wavelength plate 10 is provided on the optical path between the hologram recording medium 6 and the rear surface side mirror 11. The quarter-wave plate 10 gives a 90 ° phase difference to the polarization components in the principal axis (fast axis, delay axis) directions orthogonal to each other. The linearly polarized light inclined by 45 ° with respect to the main axis of the quarter-wave plate 10 is converted into circularly polarized light, and the circularly polarized light is converted into linearly polarized light. In the case of FIG. 1, the quarter wavelength plate 10 converts the P-polarized transmitted light L2 into circularly polarized light. The quarter-wave plate 10 can be formed by cleaving anisotropic crystals such as mica and quartz to a desired thickness.

反射部としての裏面側ミラー11は、制御部20の指令に従って、正面側ミラー5の変位量に合わせて直線方向にシフトするとともに角変位する。これによって、裏面側ミラー11は、1/4波長板10によって円偏光に変換された光を、180°反対の方向に反射する。反射された円偏光の光は、再び1/4波長板10に入射する。1/4波長板10によって、円偏光の光はS偏光の再生参照光L3に変換される。こうして、P偏光の透過光L2と180°逆方向に進むS偏光の再生参照光L3が生成される。1/4波長板10と裏面側ミラー11とは、本発明の再生参照光光学系40を構成する。   The back surface side mirror 11 as the reflecting portion shifts in the linear direction and angularly displaces in accordance with the displacement amount of the front side mirror 5 according to the command of the control portion 20. Thereby, the back surface side mirror 11 reflects the light converted into the circularly polarized light by the quarter wavelength plate 10 in a direction opposite to 180 °. The reflected circularly polarized light is incident on the quarter-wave plate 10 again. The quarter-wave plate 10 converts circularly polarized light into S-polarized reproduction reference light L3. In this way, S-polarized reproduction reference light L3 that travels 180 ° opposite to the P-polarized transmitted light L2 is generated. The quarter-wave plate 10 and the back surface side mirror 11 constitute the reproduction reference light optical system 40 of the present invention.

生成されたS偏光の再生参照光L3は、ホログラム記録媒体6の裏面6bに入射する。入射したS偏光の再生参照光L3は、再生すべき目的のホログラム9によって回折され、S偏光の再生信号光L4としてホログラム記録媒体6の正面6aから出射される。   The generated S-polarized reproduction reference light L3 is incident on the back surface 6b of the hologram recording medium 6. The incident S-polarized reproduction reference light L3 is diffracted by the target hologram 9 to be reproduced and emitted from the front surface 6a of the hologram recording medium 6 as S-polarized reproduction signal light L4.

対物レンズ14は、ホログラム9から生じた再生信号光L4を結像する。ここで、対物レンズ14は、記録時と同様の光学特性を有するものが望ましい。このような対物レンズを用いることによって、対物レンズによって生じる波面収差の影響がキャンセルされるので、再生像の歪を低減できる。対物レンズ14として、たとえば、開口数NAが0.5、焦点距離が4mmのレンズが用いられる。   The objective lens 14 images the reproduction signal light L4 generated from the hologram 9. Here, it is desirable for the objective lens 14 to have the same optical characteristics as at the time of recording. By using such an objective lens, the influence of wavefront aberration caused by the objective lens is canceled, so that the distortion of the reproduced image can be reduced. As the objective lens 14, for example, a lens having a numerical aperture NA of 0.5 and a focal length of 4 mm is used.

アパーチャ19は、再生信号光L4以外の迷光が対物レンズ14になるべく入射しないように、ホログラム記録媒体6と対物レンズ14との間に設けられる。   The aperture 19 is provided between the hologram recording medium 6 and the objective lens 14 so that stray light other than the reproduction signal light L4 does not enter the objective lens 14 as much as possible.

受光部として撮像素子16は、対物レンズ14の結像面に配置され、再生信号光L4を受光する。撮像素子16は、受光した再生信号光L4に付与されている強度変調に応じた2次元の画像データを再生する。撮像素子16として、たとえば、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサまたはCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサを用いることができる。   The image sensor 16 as a light receiving unit is disposed on the image forming surface of the objective lens 14 and receives the reproduction signal light L4. The image sensor 16 reproduces two-dimensional image data corresponding to intensity modulation applied to the received reproduction signal light L4. As the imaging device 16, for example, a charge coupled device (CCD) image sensor or a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) image sensor can be used.

偏光板15は、対物レンズ14と撮像素子16との間の再生信号光L4の光路上に設けられる。偏光板15の透過軸の方向は、S偏光である再生信号光L4を選択的に透過するように、Y方向に設定される。偏光板15には、たとえば、ヨウ素染色されたポリビニルアルコール系フィルムからなる偏光子が用いられる。偏光子の片面または両面には、トリアセチルセルロースフィルムなどの保護フィルムが貼合わされる。このような偏光板15を設ける効果を図3を参照して次に説明する。   The polarizing plate 15 is provided on the optical path of the reproduction signal light L4 between the objective lens 14 and the image sensor 16. The direction of the transmission axis of the polarizing plate 15 is set in the Y direction so as to selectively transmit the reproduction signal light L4 that is S-polarized light. For the polarizing plate 15, for example, a polarizer made of a polyvinyl alcohol film dyed with iodine is used. A protective film such as a triacetyl cellulose film is bonded to one side or both sides of the polarizer. The effect of providing such a polarizing plate 15 will now be described with reference to FIG.

図3は、ホログラムの再生時に生じる反射光および散乱光について説明するための模式図である。図3は、図1のホログラム再生装置100の一部を取り出して反射光L5および散乱光L6の経路を付加したものである。図3のうち図1と共通する部分については同一の参照符号を付して説明を繰返さない。   FIG. 3 is a schematic diagram for explaining reflected light and scattered light generated during reproduction of a hologram. FIG. 3 is a diagram in which a part of the hologram reproducing apparatus 100 of FIG. 1 is taken out and paths of reflected light L5 and scattered light L6 are added. 3 that are the same as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

図3を参照して、ホログラム記録媒体6に入射するP偏光の入射光L1の一部は、正面側基板7aによって反射されてP偏光の反射光L5になる。さらに、その反射光L5の一部がアパーチャ19で散乱されることによってP偏光の散乱光L6となる。   Referring to FIG. 3, a part of the P-polarized incident light L1 incident on the hologram recording medium 6 is reflected by the front substrate 7a to become P-polarized reflected light L5. Further, a part of the reflected light L5 is scattered by the aperture 19 to become P-polarized scattered light L6.

ここで仮に、P偏光の入射光L1をブリュースタ角付近で入射した場合には、反射光L5の強度は0.1%以下に低減する。実際には、角度多重記録方式によって記録されたホログラムを再生するために入射光L1の入射角度を変化させる必要があるので、反射光の強度はブリュースタ角で入射した場合よりも大きくなる。また、反射光L5の強度が0.1%程度に抑えられた場合であっても、再生信号光L4の回折効率が0.1%程度であるため、反射光L5と再生信号光L4とはほぼ同程度の光強度となる。このため、もし、偏光板15を設けない場合には、再生信号光L4とほぼ同程度の強度を有する反射光L5および散乱光L6が、再生信号光L4に重畳して撮像素子16に入射するので、再生像の品質が悪化することになる。   Here, if the P-polarized incident light L1 is incident near the Brewster angle, the intensity of the reflected light L5 is reduced to 0.1% or less. Actually, since it is necessary to change the incident angle of the incident light L1 in order to reproduce the hologram recorded by the angle multiplex recording method, the intensity of the reflected light becomes larger than that when the incident light is incident at the Brewster angle. Even if the intensity of the reflected light L5 is suppressed to about 0.1%, the diffraction efficiency of the reproduced signal light L4 is about 0.1%, so the reflected light L5 and the reproduced signal light L4 are The light intensity is almost the same. Therefore, if the polarizing plate 15 is not provided, the reflected light L5 and the scattered light L6 having substantially the same intensity as the reproduction signal light L4 are superimposed on the reproduction signal light L4 and enter the image pickup device 16. Therefore, the quality of the reproduced image is deteriorated.

そこで、実施の形態1では、1/4波長板10を設けることによって、再生信号光L4の偏光の方向(S偏光)を反射光L5および散乱光L6の偏光の方向(P偏光)と異ならせる。さらに、S偏光の再生信号光L4を選択的に透過するように撮像素子16の受光面16aの直前に偏光板15を設ける。これによって、再生信号のSN比の低下を回避することができる。   Therefore, in the first embodiment, by providing the quarter wavelength plate 10, the direction of polarization of the reproduction signal light L4 (S-polarized light) is made different from the direction of polarization of the reflected light L5 and the scattered light L6 (P-polarized light). . Further, a polarizing plate 15 is provided immediately before the light receiving surface 16a of the image sensor 16 so as to selectively transmit the S-polarized reproduction signal light L4. As a result, it is possible to avoid a decrease in the S / N ratio of the reproduction signal.

ここで、反射光L5の反射方向は、ホログラム記録媒体6への入射光L1の入射角度に依存する。したがって、ホログラム記録媒体6やアパーチャ19の配置を工夫するとともに、入射光L1の入射角度を制限することによって、偏光板15を設けなくても、反射光L5が対物レンズ14に入射しないようにすることは一応可能と考えられる。しかしながら、入射光L1の入射角度を制限すると、設計の自由度が小さくなり、小型化、薄型化が困難となる。さらに、入射光L1の入射角度を制限すると、角度多重記録方式による記録密度の増大も制約される。さらにまた、入射光L1のビーム径が大きい場合や、正面側基板7aと対物レンズ14との距離が短い場合は、アパーチャ19を設けていても反射光や散乱光の一部が対物レンズ14に入射することが避けられない。   Here, the reflection direction of the reflected light L5 depends on the incident angle of the incident light L1 to the hologram recording medium 6. Therefore, the arrangement of the hologram recording medium 6 and the aperture 19 is devised, and the incident angle of the incident light L1 is limited so that the reflected light L5 does not enter the objective lens 14 even if the polarizing plate 15 is not provided. This is considered possible. However, if the incident angle of the incident light L1 is limited, the degree of freedom in design becomes small, and it becomes difficult to reduce the size and thickness. Furthermore, if the incident angle of the incident light L1 is limited, an increase in recording density by the angle multiplex recording method is also restricted. Furthermore, when the beam diameter of the incident light L1 is large or when the distance between the front substrate 7a and the objective lens 14 is short, a part of the reflected light or scattered light is applied to the objective lens 14 even if the aperture 19 is provided. Incident light is inevitable.

これに対して、図1のホログラム再生装置100の場合には、偏光板15を撮像素子16の受光面16aの直前に配置できるので、再生装置の小型化、薄型化が容易になる。また、設計の自由度や記録密度の増加が妨げられることもない。さらに入射光L1のビーム径や、正面側基板7aと対物レンズ14との距離も制限なく自由に設定できる。   On the other hand, in the case of the hologram reproducing apparatus 100 of FIG. 1, the polarizing plate 15 can be disposed immediately before the light receiving surface 16a of the image sensor 16, so that the reproducing apparatus can be easily reduced in size and thickness. Further, the increase in design freedom and recording density is not hindered. Furthermore, the beam diameter of the incident light L1 and the distance between the front substrate 7a and the objective lens 14 can be freely set without limitation.

なお、ホログラム再生装置100のさらなる小型化、薄型化のために、偏光板15は、撮像素子16の受光面16aに貼付けるなどの方法によって、受光面16aに密着して設けることが好ましい。また、このように偏光板15を受光面16aに密着させることによって、対物レンズ14を透過した反射光または散乱光が、周辺部材によってさらに反射または散乱され、偏光板15を回込んで撮像素子16の受光面16aに入射することを防止できる。   In order to further reduce the size and thickness of the hologram reproducing apparatus 100, the polarizing plate 15 is preferably provided in close contact with the light receiving surface 16a by a method such as sticking to the light receiving surface 16a of the image sensor 16. In addition, when the polarizing plate 15 is brought into close contact with the light receiving surface 16a in this way, the reflected light or scattered light transmitted through the objective lens 14 is further reflected or scattered by the peripheral member, and the imaging device 16 enters the polarizing plate 15 to enter. Can be prevented from entering the light receiving surface 16a.

次に、図4、図5を参照して、実施の形態1のホログラム再生装置100の効果についてさらに補足的に説明する。   Next, with reference to FIG. 4 and FIG. 5, the effect of the hologram reproducing apparatus 100 according to the first embodiment will be further supplementarily described.

図4は、反射光および散乱光が入射することによって、SN比が劣化した場合の再生信号21を模式的に示す図である。図4は、入射光L1(再生参照光L3)のビーム径が2mmで、入射光L1(再生参照光L3)の入射角度が60°である場合に、撮像素子16で撮像された再生信号を示す。   FIG. 4 is a diagram schematically showing the reproduction signal 21 when the SN ratio is deteriorated by the incidence of reflected light and scattered light. FIG. 4 shows a reproduction signal imaged by the image sensor 16 when the beam diameter of the incident light L1 (reproduction reference light L3) is 2 mm and the incident angle of the incident light L1 (reproduction reference light L3) is 60 °. Show.

また、図5は、偏光板15を設けることによって、再生信号光L4のみを選択的に撮像した場合の再生信号24を模式的に示す図である。図5の場合の入射光L1(再生参照光L3)のビーム径および入射角度は図4の場合と同じである。   FIG. 5 is a diagram schematically showing a reproduction signal 24 when only the reproduction signal light L4 is selectively imaged by providing the polarizing plate 15. The beam diameter and incident angle of the incident light L1 (reproduction reference light L3) in the case of FIG. 5 are the same as those in FIG.

図4と図5とを比較すると、図4に示す場合には、一部の反射光および散乱光に起因するノイズ信号22,23が再生信号に重畳するために、再生信号21のSN比が低下することがわかる。特に、ノイズ信号22,23の位置は、入射光L1(再生参照光L3)の入射角度によって変化するので、入射角度が60度よりも小さくなる場合には、反射光L5の反射方向が再生信号光L4の進行方向により近づくようになる。このため、再生信号の品質がさらに低下する可能性がある。これに対して、図5の場合には、再生信号光L4のみが選択的に撮像素子16の受光面16a上に結像されるため、撮像された再生信号24には図4のようなノイズ信号が現れない。   4 and FIG. 5, in the case shown in FIG. 4, since the noise signals 22 and 23 caused by some reflected light and scattered light are superimposed on the reproduction signal, the SN ratio of the reproduction signal 21 is It turns out that it falls. In particular, since the positions of the noise signals 22 and 23 vary depending on the incident angle of the incident light L1 (reproduction reference light L3), when the incident angle is smaller than 60 degrees, the reflection direction of the reflected light L5 is the reproduction signal. It comes closer to the traveling direction of the light L4. For this reason, the quality of the reproduction signal may be further deteriorated. On the other hand, in the case of FIG. 5, only the reproduction signal light L4 is selectively imaged on the light receiving surface 16a of the image sensor 16, so that the imaged reproduction signal 24 has noise as shown in FIG. No signal appears.

図6は、図1のホログラム再生装置100の動作を示すフローチャートである。以下、図1、図6を参照してホログラム再生装置100の動作を総括的に説明する。   FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the hologram reproducing apparatus 100 of FIG. Hereinafter, the operation of the hologram reproducing apparatus 100 will be described generally with reference to FIGS. 1 and 6.

図6のステップS1で、レーザ光源1はコヒーレントなレーザ光を発生する。発生したレーザ光は、ビームエキスパンダ3によって径が拡大され、平行光となって出射される。   In step S1 of FIG. 6, the laser light source 1 generates a coherent laser beam. The generated laser light is expanded in diameter by the beam expander 3 and emitted as parallel light.

次のステップS2で、偏光子4は、ビームエキスパンダ3から出射されたレーザ光をP偏光に変換する。   In the next step S2, the polarizer 4 converts the laser light emitted from the beam expander 3 into P-polarized light.

次のステップS3で、正面側ミラー5は、P偏光に変換されたレーザ光を反射して、入射光L1として再生すべき目的のホログラムに向けて照射する。このとき、制御部20は、目的のホログラムが記録されたときの参照光の入射角に入射光L1の入射角が等しくなるように、正面側ミラー5の偏角を設定する。   In the next step S3, the front-side mirror 5 reflects the laser beam converted to P-polarized light and irradiates the target hologram to be reproduced as incident light L1. At this time, the control unit 20 sets the deflection angle of the front mirror 5 so that the incident angle of the incident light L1 is equal to the incident angle of the reference light when the target hologram is recorded.

入射光L1の一部は、ホログラム記録媒体6を透過する。次のステップS4で、1/4波長板10は、透過したP偏光の入射光(透過光L2)を円偏光の光に変換する。   Part of the incident light L1 passes through the hologram recording medium 6. In the next step S4, the quarter wavelength plate 10 converts the transmitted incident light of P-polarized light (transmitted light L2) into circularly-polarized light.

次のステップS5で、裏面側ミラー11は、円偏光の光を180°逆方向に反射する。このとき、制御部20は、裏面側ミラー11の偏角を正面側ミラー5の偏角に合わせて設定する。   In the next step S5, the back surface side mirror 11 reflects the circularly polarized light in the reverse direction of 180 °. At this time, the control unit 20 sets the declination of the back-side mirror 11 according to the declination of the front-side mirror 5.

裏面側ミラー11によって反射された円偏光の光は、次のステップS6で、1/4波長板10によって円偏光からS偏光の再生参照光L3に変換される。そして、S偏光の再生参照光L3がホログラム9によって回折されることによってS偏光の再生信号光L4が生成される。再生信号光L4は、ホログラム記録媒体6の正面側から出射され、対物レンズ14を透過する。   The circularly polarized light reflected by the back side mirror 11 is converted from circularly polarized light to S-polarized reproduction reference light L3 by the quarter wavelength plate 10 in the next step S6. Then, the S-polarized reproduction reference light L3 is diffracted by the hologram 9 to generate the S-polarized reproduction signal light L4. The reproduction signal light L4 is emitted from the front side of the hologram recording medium 6 and passes through the objective lens 14.

次のステップS7で、偏光板15は、対物レンズ14を透過したS偏光の再生信号光L4を選択的に透過させる。このとき、P偏光の入射光L1がホログラム記録媒体6の正面6aで反射されることによって生じたP偏光の反射光は、偏光板15によって遮断される。   In the next step S7, the polarizing plate 15 selectively transmits the S-polarized reproduction signal light L4 transmitted through the objective lens 14. At this time, the P-polarized reflected light generated by the P-polarized incident light L 1 reflected by the front surface 6 a of the hologram recording medium 6 is blocked by the polarizing plate 15.

次のステップS8で、撮像素子16は、偏光板15を透過した再生信号光L4を受光して再生信号を出力する。これによって、ホログラム再生装置100によるホログラムの再生手順が完了する。   In the next step S8, the image sensor 16 receives the reproduction signal light L4 that has passed through the polarizing plate 15 and outputs a reproduction signal. Thus, the hologram reproduction procedure by the hologram reproduction apparatus 100 is completed.

以上のとおり、実施の形態1のホログラム再生装置100は次のような作用効果を奏する。まず、ホログラム再生装置100は、ホログラム記録媒体6を透過した入射光(透過光L2)を用いて再生参照光L3を生成する。そして、この再生参照光L3をホログラム記録媒体6の裏面6b側から照射することによって再生信号光L4を得る。したがって、レーザ光源1および撮像素子16をホログラム記録媒体6の同じ側(正面側)に配置することができるので、小型かつ薄型のホログラム再生装置100を実現できる。   As described above, the hologram reproducing apparatus 100 according to Embodiment 1 has the following operational effects. First, the hologram reproducing device 100 generates the reproduction reference light L3 using the incident light (transmitted light L2) transmitted through the hologram recording medium 6. Then, the reproduction signal light L4 is obtained by irradiating the reproduction reference light L3 from the back surface 6b side of the hologram recording medium 6. Therefore, since the laser light source 1 and the image sensor 16 can be arranged on the same side (front side) of the hologram recording medium 6, a small and thin hologram reproducing device 100 can be realized.

また、ホログラム再生装置100では、ホログラム記録媒体6を透過した透過光L2の偏光と再生参照光L3の偏光とを90°異ならせるとともに、撮像素子16の受光面16aの直前に再生信号光L4の偏光を選択的に透過させる偏光板15が配置される。これによって、ノイズの原因になる反射光L5および散乱光L6と再生信号光L4とを偏光板15によって分離することができるので、再生信号の品質を向上させることができる。さらに、ホログラムの回折効率を小さくした場合でも高品質の再生信号を得ることができるので、多重数を増やすことができ、結果として高密度記録を実現することができる。さらにまた、ホログラム記録媒体6と対物レンズ14との位置関係、およびホログラム記録媒体6に対する入射光L1の入射角度などに制約がないので、ホログラム再生装置100の小型、薄型化を容易に実現できる。   Further, in the hologram reproducing device 100, the polarization of the transmitted light L2 transmitted through the hologram recording medium 6 and the polarization of the reproduction reference light L3 are different from each other by 90 °, and the reproduction signal light L4 is immediately before the light receiving surface 16a of the image sensor 16. A polarizing plate 15 that selectively transmits polarized light is disposed. As a result, the reflected light L5 and scattered light L6 that cause noise and the reproduction signal light L4 can be separated by the polarizing plate 15, so that the quality of the reproduction signal can be improved. Furthermore, since a high-quality reproduction signal can be obtained even when the diffraction efficiency of the hologram is reduced, the number of multiplexing can be increased, and as a result, high-density recording can be realized. Furthermore, since there is no restriction on the positional relationship between the hologram recording medium 6 and the objective lens 14 and the incident angle of the incident light L1 with respect to the hologram recording medium 6, the hologram reproducing apparatus 100 can be easily reduced in size and thickness.

また、1/4波長板10を採用することにより、単純な構成で透過光L2の偏光方向を90度回転させた再生参照光L3を生成することができる。1/4波長板10は、小型、薄型に作製することが可能であり、裏面側ミラー11の面内方向への位置調整が不要である。このため、ホログラム再生装置100の小型化、薄型化を容易にする。   Further, by adopting the quarter wavelength plate 10, it is possible to generate the reproduction reference light L3 obtained by rotating the polarization direction of the transmitted light L2 by 90 degrees with a simple configuration. The quarter-wave plate 10 can be made small and thin, and position adjustment in the in-plane direction of the back side mirror 11 is unnecessary. For this reason, the hologram reproducing apparatus 100 can be easily reduced in size and thickness.

また、再生信号光L4を選択的に透過させる偏光板15は、撮像素子16の受光面16aの直前に配置することができるので、ホログラム再生装置100の小型化、薄型化を容易にする。さらに、偏光板15と受光面16aとを密着させることによって、再生信号光L4以外の光が、周辺部材で反射または散乱されることにより偏光板15を回り込んで受光面16aに入射しないようにできる。結果として高品質の再生信号を得ることができる。また、従来例で用いられている偏光ビームスプリッタと異なり、撮像素子16の面内方向に対する偏光板15の相対位置の変動は、信号品質にほとんど影響を及ぼさない。このため、光軸のずれを補正するための信号処理が不要になる。   Further, since the polarizing plate 15 that selectively transmits the reproduction signal light L4 can be disposed immediately before the light receiving surface 16a of the image sensor 16, the hologram reproduction apparatus 100 can be easily reduced in size and thickness. Further, by bringing the polarizing plate 15 and the light receiving surface 16a into close contact with each other, light other than the reproduction signal light L4 is reflected or scattered by the peripheral member so that it does not go around the polarizing plate 15 and enter the light receiving surface 16a. it can. As a result, a high quality reproduction signal can be obtained. In addition, unlike the polarization beam splitter used in the conventional example, the change in the relative position of the polarizing plate 15 with respect to the in-plane direction of the image sensor 16 has little influence on the signal quality. This eliminates the need for signal processing for correcting the deviation of the optical axis.

また、実施の形態1のホログラム再生装置100は、次のような変形が可能である。
まず、実施の形態1では、偏光子4によってP偏光に変換したレーザ光を入射光L1としてホログラム記録媒体6に入射している。これに対して、偏光子4によってS偏光に変換したレーザ光を入射光L1としてホログラム記録媒体6に入射してもよい。S偏光の入射光L1の場合、再生信号光L4はP偏光になり、反射光L5および散乱光L6はS偏光になる。したがって、偏光板15によってP偏光の再生信号光L4のみ選択的に透過するようにすれば、S偏光の反射光L5および散乱光L6が撮像素子16に入射するのを防止でき、再生信号のSN比を向上させることができる。もっとも、入射光L1の偏光は、実施の形態1のようにP偏光のほうが好ましい。なぜなら、ホログラム記録媒体6の表面でのP偏光の反射率はS偏光に比較して小さいので、反射光L5および散乱光L6の強度を低減することができるからである。
Moreover, the hologram reproducing apparatus 100 according to the first embodiment can be modified as follows.
First, in the first embodiment, laser light converted into P-polarized light by the polarizer 4 is incident on the hologram recording medium 6 as incident light L1. On the other hand, laser light converted into S-polarized light by the polarizer 4 may be incident on the hologram recording medium 6 as incident light L1. In the case of the S-polarized incident light L1, the reproduction signal light L4 becomes P-polarized light, and the reflected light L5 and the scattered light L6 become S-polarized light. Therefore, if only the P-polarized reproduction signal light L4 is selectively transmitted by the polarizing plate 15, the S-polarized reflected light L5 and the scattered light L6 can be prevented from entering the image sensor 16, and the SN of the reproduction signal can be prevented. The ratio can be improved. However, the polarization of the incident light L1 is preferably P polarization as in the first embodiment. This is because the reflectance of the P-polarized light on the surface of the hologram recording medium 6 is smaller than that of the S-polarized light, so that the intensity of the reflected light L5 and the scattered light L6 can be reduced.

また、入射光L1の偏光は、P偏光またはS偏光に限らず任意の方向の直線偏光であってもよい。この場合、ホログラム記録媒体6の表面での反射率および透過率が、X方向の電界成分とY方向の電界成分とで異なる。したがって、入射光L1の偏光方向と透過光L2の偏光方向とが異なることになり、再生参照光L3の偏光方向と再生信号光L4の偏光方向とが異なることになる。しかし、この場合にも、再生信号光L4の偏光方向の光を選択的に透過するように偏光板15の透過軸の方向を調整すれば、再生信号のSN比を向上させることができる。   The polarization of the incident light L1 is not limited to P-polarized light or S-polarized light, and may be linearly polarized light in any direction. In this case, the reflectance and transmittance on the surface of the hologram recording medium 6 are different between the electric field component in the X direction and the electric field component in the Y direction. Therefore, the polarization direction of the incident light L1 and the polarization direction of the transmitted light L2 are different, and the polarization direction of the reproduction reference light L3 and the polarization direction of the reproduction signal light L4 are different. However, in this case as well, the SN ratio of the reproduction signal can be improved by adjusting the direction of the transmission axis of the polarizing plate 15 so as to selectively transmit the light in the polarization direction of the reproduction signal light L4.

また、1/4波長板10に代えて、透過光L2の光路と再生参照光L3の光路とを分離していずれか一方の光路上に1/2波長板を設けてもよい。この場合にも、ホログラム記録媒体6を出射したときの透過光L2の偏光の方向と、ホログラム記録媒体6に入射するときの再生参照光L3の偏光の方向とを、90°異ならせることができる。   Further, instead of the quarter wavelength plate 10, the optical path of the transmitted light L2 and the optical path of the reproduction reference light L3 may be separated and a half wavelength plate may be provided on either one of the optical paths. Also in this case, the direction of polarization of the transmitted light L2 when emitted from the hologram recording medium 6 and the direction of polarization of the reproduction reference light L3 when incident on the hologram recording medium 6 can be different by 90 °. .

また、ホログラム記録媒体6の表裏を反対にして、ホログラム記録媒体6の裏面6b側から入射光L1を入射してもよい。この場合、再生参照光L3がホログラム記録媒体6の正面6a側に入射することによって、裏面6b側から再生信号光L4が出射する。したがって、裏面6b側に設けた対物レンズ14で再生信号光L4を結像して撮像素子16で撮像すれば、ホログラムを再生することができる。   Further, the incident light L1 may be incident from the back surface 6b side of the hologram recording medium 6 with the front and back surfaces of the hologram recording medium 6 reversed. In this case, when the reproduction reference light L3 is incident on the front surface 6a side of the hologram recording medium 6, the reproduction signal light L4 is emitted from the rear surface 6b side. Therefore, if the reproduction signal light L4 is imaged by the objective lens 14 provided on the back surface 6b side and imaged by the imaging element 16, the hologram can be reproduced.

[実施の形態2]
図7は、本発明の実施の形態2によるホログラム再生装置101の構成を示す概略図である。図7の入射光生成部30aは、照射位置調整レンズ31(31a,31b)をさらに含む点で図1の入射光生成部30と異なる。また、図7の再生参照光光学系40aは、照射位置調整レンズ41(41a,41b)をさらに含む点で、図1の再生参照光光学系40と異なる。その他の点については、図7のホログラム再生装置101は、図1の実施の形態1のホログラム再生装置100と共通するので、共通する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。また、図7では、図1と共通する対物レンズ14、偏光板15、撮像素子16、およびアパーチャ19の図示を省略している。
[Embodiment 2]
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the hologram reproducing apparatus 101 according to the second embodiment of the present invention. The incident light generation unit 30a in FIG. 7 differs from the incident light generation unit 30 in FIG. 1 in that it further includes an irradiation position adjustment lens 31 (31a, 31b). Further, the reproduction reference light optical system 40a of FIG. 7 is different from the reproduction reference light optical system 40 of FIG. 1 in that it further includes an irradiation position adjusting lens 41 (41a, 41b). With respect to other points, hologram reproducing apparatus 101 in FIG. 7 is common to hologram reproducing apparatus 100 in the first embodiment in FIG. 1, and therefore, common portions are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated. In FIG. 7, the objective lens 14, the polarizing plate 15, the image sensor 16, and the aperture 19 that are the same as those in FIG. 1 are not shown.

図7を参照して、入射光生成部30aの正面側ミラー5、照射位置調整レンズ31、およびホログラム記録媒体6は4f光学系を構成する。すなわち、正面側ミラー5、照射位置調整レンズ31a、焦点面32、照射位置調整レンズ31b、ホログラム記録媒体6は、この順序で照射位置調整レンズ31a,31bの焦点距離ずつ間隔をあけて配置される。4f光学系の場合、制御部20aは、正面側ミラー5の偏角のみを調整することによって、ホログラム記録媒体6への照射位置を変えずに入射角度を変化させることがきる。すなわち、正面側ミラー5をZ方向に変位させる必要がないため、正面側ミラー5の制御速度を速めることができる。   Referring to FIG. 7, the front side mirror 5, the irradiation position adjusting lens 31, and the hologram recording medium 6 of the incident light generating unit 30a constitute a 4f optical system. That is, the front side mirror 5, the irradiation position adjustment lens 31a, the focal plane 32, the irradiation position adjustment lens 31b, and the hologram recording medium 6 are arranged in this order at intervals of the focal length of the irradiation position adjustment lenses 31a and 31b. . In the case of the 4f optical system, the control unit 20a can change the incident angle without changing the irradiation position on the hologram recording medium 6 by adjusting only the deflection angle of the front-side mirror 5. That is, since it is not necessary to displace the front side mirror 5 in the Z direction, the control speed of the front side mirror 5 can be increased.

同様に、再生参照光光学系40aの裏面側ミラー11、照射位置調整レンズ41、およびホログラム記録媒体6は4f光学系を構成する。すなわち、裏面側ミラー11、照射位置調整レンズ41b、焦点面42、照射位置調整レンズ41a、およびホログラム記録媒体6は、この順序で照射位置調整レンズ41a,41bの焦点距離ずつ間隔をあけて配置される。4f光学系の場合、制御部20aは、裏面側ミラー11の偏角のみを調整することによって、透過光L2を反転させた再生参照光L3を生成することができる。このように、裏面側ミラー11をZ方向に変位させる必要がないため、裏面側ミラー11の制御速度を速めることができる。   Similarly, the back side mirror 11, the irradiation position adjusting lens 41, and the hologram recording medium 6 of the reproduction reference light optical system 40a constitute a 4f optical system. That is, the rear surface side mirror 11, the irradiation position adjustment lens 41b, the focal plane 42, the irradiation position adjustment lens 41a, and the hologram recording medium 6 are arranged in this order at intervals of the focal length of the irradiation position adjustment lenses 41a and 41b. The In the case of the 4f optical system, the control unit 20a can generate the reproduction reference light L3 obtained by inverting the transmitted light L2 by adjusting only the deflection angle of the rear surface side mirror 11. Thus, since it is not necessary to displace the back side mirror 11 in the Z direction, the control speed of the back side mirror 11 can be increased.

[実施の形態3]
図8は、本発明の実施の形態3によるホログラム再生装置102の構成を示す概略図である。図8の入射光生成部30bは、正面側ミラー5の偏角が固定されている点で図1の入射光生成部30と異なる。実施の形態3では、入射光の入射角度はブリュースタ角に固定される。また、図8の再生参照光光学系40aは、照射位置調整レンズ41(41a,41b)をさらに含む点で、図1の再生参照光光学系40と異なる。その他の点については、図8のホログラム再生装置101は、図1の実施の形態1のホログラム再生装置100と共通するので、共通する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。また、図8では、図1と共通する対物レンズ14、偏光板15、撮像素子16、およびアパーチャ19の図示を省略している。
[Embodiment 3]
FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of the hologram reproducing apparatus 102 according to the third embodiment of the present invention. The incident light generation unit 30b in FIG. 8 differs from the incident light generation unit 30 in FIG. 1 in that the deflection angle of the front-side mirror 5 is fixed. In the third embodiment, the incident angle of incident light is fixed to the Brewster angle. 8 is different from the reproduction reference light optical system 40 in FIG. 1 in that the reproduction reference light optical system 40a in FIG. 8 further includes an irradiation position adjusting lens 41 (41a, 41b). In other respects, hologram reproducing apparatus 101 in FIG. 8 is common to hologram reproducing apparatus 100 in the first embodiment in FIG. 1, and therefore, common portions are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated. In FIG. 8, the objective lens 14, the polarizing plate 15, the imaging element 16, and the aperture 19 that are the same as those in FIG. 1 are not shown.

図8を参照して、再生参照光光学系40aの裏面側ミラー11、照射位置調整レンズ41、およびホログラム記録媒体6は4f光学系を構成する。すなわち、裏面側ミラー11、照射位置調整レンズ41b、焦点面42、照射位置調整レンズ41a、ホログラム記録媒体6は、この順序で照射位置調整レンズ41a,41bの焦点距離だけ間隔をあけて配置される。実施の形態3では、制御部20bは、裏面側ミラー11の偏角を調整することによって、再生参照光の裏面6bへの入射角度を変化させる。これによって、制御部20bは、再生参照光の入射角度を、角度多重記録方式によって記録された目的のホログラムに応じた角度に設定する。   Referring to FIG. 8, the back side mirror 11, the irradiation position adjusting lens 41, and the hologram recording medium 6 of the reproduction reference light optical system 40a constitute a 4f optical system. That is, the back surface side mirror 11, the irradiation position adjustment lens 41b, the focal plane 42, the irradiation position adjustment lens 41a, and the hologram recording medium 6 are arranged in this order at intervals of the focal length of the irradiation position adjustment lenses 41a and 41b. . In the third embodiment, the control unit 20b changes the incident angle of the reproduction reference light on the back surface 6b by adjusting the deflection angle of the back surface side mirror 11. Thus, the control unit 20b sets the incident angle of the reproduction reference light to an angle corresponding to the target hologram recorded by the angle multiplex recording method.

図9は、図8のホログラム再生装置102の動作を示すフローチャートである。図9のフローチャートは、図6のステップS3,S5に代えてステップS3a,S5aをそれぞれ含む点で図6のフローチャートと異なる。   FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the hologram reproducing apparatus 102 of FIG. The flowchart of FIG. 9 differs from the flowchart of FIG. 6 in that steps S3a and S5a are included instead of steps S3 and S5 of FIG.

図1、図8、図9を参照して、ステップS1で、レーザ光源1はコヒーレントなレーザ光を発生する。発生したレーザ光は、ビームエキスパンダ3によって径が拡大され、平行光となって出射される。   Referring to FIGS. 1, 8, and 9, in step S1, laser light source 1 generates a coherent laser beam. The generated laser light is expanded in diameter by the beam expander 3 and emitted as parallel light.

次のステップS2で、偏光子4は、ビームエキスパンダ3から出射されたレーザ光をP偏光に変換する。   In the next step S2, the polarizer 4 converts the laser light emitted from the beam expander 3 into P-polarized light.

次のステップS3aで、正面側ミラー5は、P偏光に変換されたレーザ光を反射し、再生すべき目的のホログラムに向けて入射光として照射する。このときの入射光の入射角度はブリュースタ角に固定されている。これによって、ホログラム記録媒体6の正面6aから反射する反射光がほとんど生じないようにする。   In the next step S3a, the front-side mirror 5 reflects the laser beam converted to P-polarized light and irradiates it as incident light toward the target hologram to be reproduced. The incident angle of incident light at this time is fixed at the Brewster angle. Thus, almost no reflected light is reflected from the front surface 6a of the hologram recording medium 6.

ホログラム記録媒体6を透過した透過光は、照射位置調整レンズ41を透過する。次のステップS4で、1/4波長板10は、照射位置調整レンズ41を透過したP偏光の透過光を円偏光の光に変換する。   The transmitted light that has passed through the hologram recording medium 6 passes through the irradiation position adjusting lens 41. In the next step S4, the quarter-wave plate 10 converts the P-polarized transmitted light that has passed through the irradiation position adjusting lens 41 into circularly-polarized light.

次のステップS5aで、裏面側ミラー11は、円偏光の光を制御部20bによって設定された角度で反射する。このとき、制御部20bは、目的のホログラムから再生信号光が生じるように、目的のホログラムが記録されたときの参照光の入射角に応じて裏面側ミラー11の偏角を設定する。   In the next step S5a, the back side mirror 11 reflects the circularly polarized light at an angle set by the control unit 20b. At this time, the control unit 20b sets the deflection angle of the rear surface side mirror 11 according to the incident angle of the reference light when the target hologram is recorded so that the reproduction signal light is generated from the target hologram.

裏面側ミラー11によって反射された円偏光の光は、次のステップS6で、1/4波長板10によって円偏光からS偏光の再生参照光に変換される。S偏光の再生参照光は、照射位置調整レンズ41を透過した後、ホログラム記録媒体6に裏面6b側から入射する。再生参照光が目的のホログラムによって回折されることによって、S偏光の再生信号光が生成される。再生信号光は、ホログラム記録媒体6の正面6a側から出射され、対物レンズ14を透過する。   The circularly polarized light reflected by the rear surface side mirror 11 is converted from circularly polarized light to S-polarized reproduction reference light by the quarter wavelength plate 10 in the next step S6. The S-polarized reproduction reference light passes through the irradiation position adjusting lens 41 and then enters the hologram recording medium 6 from the back surface 6b side. As the reproduction reference light is diffracted by the target hologram, S-polarized reproduction signal light is generated. The reproduction signal light is emitted from the front surface 6 a side of the hologram recording medium 6 and passes through the objective lens 14.

次のステップS7で、偏光板15は対物レンズ14を透過したS偏光の再生信号光を選択的に透過させる。このとき、P偏光の入射光がホログラム記録媒体6の正面6aで反射されて生じたP偏光の反射光は、偏光板15によって遮断される。   In the next step S7, the polarizing plate 15 selectively transmits the S-polarized reproduction signal light transmitted through the objective lens 14. At this time, the P-polarized reflected light generated by reflecting the P-polarized incident light on the front surface 6 a of the hologram recording medium 6 is blocked by the polarizing plate 15.

次のステップS8で、撮像素子16は、偏光板15を透過した再生信号光L4を受光して再生信号を出力する。これによって、ホログラム再生装置102によるホログラムの再生手順が完了する。   In the next step S8, the image sensor 16 receives the reproduction signal light L4 that has passed through the polarizing plate 15 and outputs a reproduction signal. Thus, the hologram reproduction procedure by the hologram reproduction apparatus 102 is completed.

このように、実施の形態3のホログラム再生装置102によれば、ホログラム記録媒体6の正面6aから入射するP偏光の入射光の入射角度はブリュースタ角に固定される。そして、角度多重記録されたホログラムを再生するために、再生参照光の入射角度が、裏面側ミラー11の偏角を変更することによって調整される。この方法により、ホログラム記録媒体6の正面6aで反射された反射光をほぼ0にすることができる。   Thus, according to the hologram reproducing apparatus 102 of the third embodiment, the incident angle of the P-polarized incident light incident from the front surface 6a of the hologram recording medium 6 is fixed to the Brewster angle. Then, in order to reproduce the hologram recorded by angle multiplexing, the incident angle of the reproduction reference light is adjusted by changing the deflection angle of the back side mirror 11. By this method, the reflected light reflected by the front surface 6a of the hologram recording medium 6 can be made almost zero.

仮に入射光の偏光方向や入射光のホログラム記録媒体6への入射角度が設定からずれた場合には、実施の形態1と同様に、撮像素子の受光面の直前に設けた偏光板によって再生信号光が反射光と分離される。したがって、実施の形態3のホログラム再生装置102によれば、より確実に反射光および散乱光の影響を回避することができ、良好なSN比の再生信号を得ることができる。   If the polarization direction of the incident light or the incident angle of the incident light on the hologram recording medium 6 deviates from the setting, a reproduction signal is obtained by a polarizing plate provided immediately before the light receiving surface of the image sensor as in the first embodiment. Light is separated from reflected light. Therefore, according to hologram reproducing apparatus 102 of Embodiment 3, the influence of reflected light and scattered light can be avoided more reliably, and a reproduced signal with a good SN ratio can be obtained.

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ないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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 must be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の実施の形態1によるホログラム再生装置100の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the hologram reproduction apparatus 100 by Embodiment 1 of this invention. 入射光の入射角度とホログラム記録媒体6の基板7の表面での反射率との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the incident angle of incident light and the reflectance at the surface of the substrate 7 of the hologram recording medium 6. ホログラムの再生時に生じる反射光および散乱光について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the reflected light and scattered light which are produced at the time of reproduction | regeneration of a hologram. 反射光および散乱光が入射することによって、SN比が劣化した場合の再生信号21を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the reproduction | regeneration signal 21 when SN ratio deteriorates by reflected light and scattered light entering. 偏光板15を設けることによって、再生信号光L4のみを選択的に撮像した場合の再生信号24を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the reproduction | regeneration signal 24 at the time of selectively imaging only the reproduction | regeneration signal light L4 by providing the polarizing plate 15. FIG. 図1のホログラム再生装置100の動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing the operation of the hologram reproduction apparatus 100 of FIG. 本発明の実施の形態2によるホログラム再生装置101の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the hologram reproduction apparatus 101 by Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3によるホログラム再生装置102の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the hologram reproduction apparatus 102 by Embodiment 3 of this invention. 図8のホログラム再生装置102の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the hologram reproduction apparatus 102 of FIG. 従来のホログラム記録再生装置200の構成を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional hologram recording / reproducing apparatus 200.

符号の説明Explanation of symbols

1 レーザ光源、3 ビームエキスパンダ、4 偏光子、5 正面側ミラー、6 ホログラム記録媒体、6a 正面、6b 裏面、7a 正面側基板、7b 裏面側基板、8 記録層、9 ホログラム、10 1/4波長板、11 裏面側ミラー、14 対物レンズ、15 偏光板、16 撮像素子、16a 受光面、19 アパーチャ、20,20a,20b 制御部、30,30a,30b 入射光生成部、40,40a 再生参照光光学系、100,101,102 ホログラム再生装置、L1 入射光、L2 透過光、L3 再生参照光、L4 再生信号光。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser light source, 3 Beam expander, 4 Polarizer, 5 Front side mirror, 6 Hologram recording medium, 6a Front surface, 6b Back surface, 7a Front side substrate, 7b Back surface side substrate, 8 Recording layer, 9 Hologram, 10 1/4 Wave plate, 11 Back side mirror, 14 Objective lens, 15 Polarizing plate, 16 Image sensor, 16a Light receiving surface, 19 Aperture, 20, 20a, 20b Control unit, 30, 30a, 30b Incident light generation unit, 40, 40a Optical optical system, 100, 101, 102 Hologram reproduction device, L1 incident light, L2 transmitted light, L3 reproduction reference light, L4 reproduction signal light.

Claims (9)

第1、第2の面を有する板状の記録媒体に記録された透過型のホログラムを再生するホログラム再生装置であって、
コヒーレントな直線偏光の光を生成して前記第1の面から前記記録媒体に入射光として入射させる入射光生成部と、
前記入射光が前記記録媒体を透過した透過光を用いて、前記第2の面から前記記録媒体に入射し、前記透過光の偏光の方向と90°異なる直線偏光の再生参照光を生成する再生参照光光学系と、
前記ホログラムによって前記再生参照光が回折されることによって前記第1の面から出射した再生信号光を受光する受光部と、
前記第1の面と前記受光部との間の前記再生信号光の光路上に設けられ、前記再生信号光の偏光方向の光を選択的に透過する偏光板とを備える、ホログラム再生装置。
A hologram reproducing apparatus for reproducing a transmission type hologram recorded on a plate-shaped recording medium having first and second surfaces,
An incident light generation unit configured to generate coherent linearly polarized light and to enter the recording medium as incident light from the first surface;
Reproduction in which the incident light is incident on the recording medium from the second surface using transmitted light transmitted through the recording medium, and generates linearly-polarized reproduction reference light that is 90 ° different from the direction of polarization of the transmitted light. A reference beam optical system;
A light receiving unit that receives the reproduction signal light emitted from the first surface by diffracting the reproduction reference light by the hologram;
A hologram reproducing apparatus comprising: a polarizing plate provided on an optical path of the reproduction signal light between the first surface and the light receiving unit and selectively transmitting light in a polarization direction of the reproduction signal light.
前記偏光板は、前記再生信号光を受光する前記受光部の受光面に密着して設けられる、請求項1に記載のホログラム再生装置。   The hologram reproducing apparatus according to claim 1, wherein the polarizing plate is provided in close contact with a light receiving surface of the light receiving unit that receives the reproduction signal light. 前記再生参照光光学系は、
前記透過光を円偏光の光に変換する1/4波長板と、
前記円偏光の光を反射する反射部とを含み、
前記1/4波長板は、さらに、反射された前記円偏光の光を前記再生参照光に変換する、請求項1または2に記載のホログラム再生装置。
The reproduction reference beam optical system includes:
A quarter-wave plate for converting the transmitted light into circularly polarized light;
A reflective portion that reflects the circularly polarized light,
The hologram reproducing apparatus according to claim 1, wherein the quarter-wave plate further converts the reflected circularly polarized light into the reproduction reference light.
前記入射光はP偏光である、請求項3に記載のホログラム再生装置。   The hologram reproducing apparatus according to claim 3, wherein the incident light is P-polarized light. 前記ホログラム再生装置は、制御部をさらに備え、
前記制御部は、角度多重方式によって前記記録媒体に記録された複数のホログラムの各々に応じて、前記入射光の前記第1の面への入射角度を変更するように前記入射光生成部を制御し、
前記入射光の入射角度の変更範囲は、ブリュースタ角を含み、
前記制御部は、さらに、前記再生参照光が前記透過光の進行方向と180°逆方向に進むように前記反射部の反射方向を制御する、請求項4に記載のホログラム再生装置。
The hologram reproducing apparatus further includes a control unit,
The control unit controls the incident light generation unit to change an incident angle of the incident light on the first surface according to each of a plurality of holograms recorded on the recording medium by an angle multiplexing method. And
The change range of the incident angle of the incident light includes a Brewster angle,
The hologram reproduction apparatus according to claim 4, wherein the control unit further controls a reflection direction of the reflection unit so that the reproduction reference light travels in a direction 180 ° opposite to a traveling direction of the transmitted light.
前記入射光の前記第1の面への入射角度は、ブリュースタ角に固定され、
前記ホログラム再生装置は、角度多重方式によって前記記録媒体に記録された複数のホログラムの各々に応じて、前記再生参照光の前記第2の面への入射角度を変更するように前記反射部の反射方向を制御する制御部をさらに備える、請求項4に記載のホログラム再生装置。
The incident angle of the incident light on the first surface is fixed to a Brewster angle,
The hologram reproduction apparatus reflects the reflection unit so as to change an incident angle of the reproduction reference light on the second surface in accordance with each of a plurality of holograms recorded on the recording medium by an angle multiplexing method. The hologram reproducing apparatus according to claim 4, further comprising a control unit that controls a direction.
第1、第2の面を有する板状の記録媒体に記録された透過型のホログラムを再生するホログラム再生方法であって、
コヒーレントな直線偏光の光を生成して前記第1の面から前記記録媒体に入射光として入射させるステップと、
前記入射光が前記記録媒体を透過した透過光を用いて、前記第2の面から前記記録媒体に入射し、前記透過光の偏光の方向と90°異なる直線偏光の再生参照光を生成するステップと、
前記ホログラムによって前記再生参照光が回折されることによって前記第1の面から出射した再生信号光を、偏光板を用いて選択的に透過させるステップと、
前記偏光板を透過した前記再生信号光を受光するステップとを備える、ホログラム再生方法。
A hologram reproducing method for reproducing a transmission type hologram recorded on a plate-shaped recording medium having first and second surfaces,
Generating coherent linearly polarized light to be incident on the recording medium as incident light from the first surface;
The incident light enters the recording medium from the second surface using the transmitted light transmitted through the recording medium, and generates linearly-polarized reproduction reference light that is 90 ° different from the polarization direction of the transmitted light. When,
Selectively transmitting the reproduction signal light emitted from the first surface by diffracting the reproduction reference light by the hologram using a polarizing plate;
Receiving the reproduction signal light transmitted through the polarizing plate.
前記入射光として入射させるステップは、
レーザ光を発生するステップと、
発生した前記レーザ光を、前記入射光の入射面に対してP偏光に変換するステップと、
前記記録媒体に多重記録された複数のホログラムの各々に応じた入射角度で、P偏光に変換された前記レーザ光を前記第1の面へ照射するステップとを含み、
前記再生参照光を生成するステップは、
前記透過光を1/4波長板を用いて円偏光の光に変換するステップと、
前記円偏光の光を180°逆方向に反射するステップと、
反射された前記円偏光の光を前記1/4波長板を用いて前記再生参照光に変換するステップとを含む、請求項7に記載のホログラム再生方法。
The step of entering as the incident light includes:
Generating a laser beam; and
Converting the generated laser light into P-polarized light with respect to the incident surface of the incident light;
Irradiating the first surface with the laser beam converted into P-polarized light at an incident angle corresponding to each of a plurality of holograms multiplex-recorded on the recording medium,
The step of generating the reproduction reference light includes:
Converting the transmitted light into circularly polarized light using a quarter-wave plate;
Reflecting the circularly polarized light in a reverse direction of 180 °;
The hologram reproducing method according to claim 7, further comprising: converting the reflected circularly polarized light into the reproduction reference light using the ¼ wavelength plate.
前記入射光として入射させるステップは、
レーザ光を発生するステップと、
発生した前記レーザ光を、前記入射光の入射面に対してP偏光に変換するステップと、
P偏光に変換された前記レーザ光をブリュースタ角で前記第1の面に照射するステップとを含み、
前記再生参照光を生成するステップは、
前記透過光を1/4波長板を用いて円偏光の光に変換するステップと、
前記記録媒体に多重記録された複数のホログラムの各々に応じた反射角度で、前記円偏光の光を反射するステップと、
反射された前記円偏光の光を前記1/4波長板を用いて前記再生参照光に変換するステップとを含む、請求項7に記載のホログラム再生方法。
The step of entering as the incident light includes:
Generating a laser beam; and
Converting the generated laser light into P-polarized light with respect to the incident surface of the incident light;
Irradiating the first surface with the Brewster angle with the laser light converted to P-polarized light,
The step of generating the reproduction reference light includes:
Converting the transmitted light into circularly polarized light using a quarter-wave plate;
Reflecting the circularly polarized light at a reflection angle corresponding to each of a plurality of holograms multiplex-recorded on the recording medium;
The hologram reproducing method according to claim 7, further comprising: converting the reflected circularly polarized light into the reproduction reference light using the ¼ wavelength plate.
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