JP2014211935A - 光情報記録装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明の実施形態に係る光情報再生装置は、照射光生成系、照射系、撮像系及び情報再生系を備える。照射光生成系は、参照光を生成する。照射系は、感光性を有し、かつ3次元光学異方性分布として情報が記録された記録媒体に前記参照光を照射する。撮像系は、前記参照光の照射によって前記記録媒体から+1次回折光、−1次回折光又は複屈折性を有するプリズムによって分けられた光に対応する光として生じる信号光であって、位相及び振幅の少なくとも一方の空間変調として前記情報が記録された偏光成分を有する前記信号光と、前記+1次回折光及び前記−1次回折光に対応する0次光又は前記プリズムによって分けられた別の光に対応する光として生じる前記参照光とを重ね合わせた状態で撮像する。情報再生系は、撮像された前記信号光に基づいて前記情報を再生する。
また、本発明の実施形態に係る光情報記録方法は、位相及び振幅の少なくとも一方の空間変調によって情報が記録された偏光成分を有する信号光を+1次回折光、−1次回折光又は複屈折性を有するプリズムによって分けられた光として生成する一方、参照光を前記+1次回折光及び前記−1次回折光に対応する0次光又は前記プリズムによって分けられた別の光として生成するステップと、感光性を有する記録媒体に前記信号光及び前記参照光を照射することによって前記情報を3次元光学異方性分布として前記記録媒体に記録するステップとを有する。
また、本発明の実施形態に係る光情報再生方法は、参照光を生成するステップと、感光性を有し、かつ3次元光学異方性分布として情報が記録された記録媒体に前記参照光を照射するステップと、前記参照光の照射によって前記記録媒体から+1次回折光、−1次回折光又は複屈折性を有するプリズムによって分けられた光に対応する光として生じる信号光であって、位相及び振幅の少なくとも一方の空間変調として前記情報が記録された偏光成分を有する前記信号光と、前記+1次回折光及び前記−1次回折光に対応する0次光又は前記プリズムによって分けられた別の光に対応する光として生じる前記参照光とを重ね合わせた状態で撮像するステップと、撮像された前記信号光に基づいて前記情報を再生するステップとを有する。
また、本発明の実施形態に係る光学素子は、2次元的に配列された複数の可変回折格子を有し、各可変回折格子の透過率が入射偏光に応じて特定の方向に変化するように構成される。
また、本発明の実施形態に係る光学素子は、第1の電極、複数の第2の電極及び液晶層を有する。複数の第2の電極は、2次元的に配列される。液晶層は、前記第1の電極と前記複数の第2の電極との間に配置され、入射偏光に応じた特定の方向に、前記複数の第2の電極の各幅に応じた周期で厚さが周期的に変化する。
(構成及び機能)
図1は本発明の第1の実施形態に係る光情報記録再生装置の構成図である。
US=ASexp(iφS)= Re(US)+Im(US) (2)
UR=ARexp(iφR)=ARexp{i(kxx+ kyy)} (3-1)
kx=2nxπ/Nx (3-2)
ky=2nyπ/Ny (3-3)
I(x, y)=|US'+UR'|2=AS 2+AR 2+2ASARcos(φS-φR+φ0) (4)
但し、式(4)においてUS'は式(2)で表される信号光LSの各偏光成分の複素振幅USに比例して再生される信号光LSの複素振幅、UR'は式(3-1)で表される参照光LRの複素振幅URに比例し、再生時に情報記録媒体2に照射される参照光LRの既知の複素振幅、ASは再生される信号光LSの振幅、φSは再生される信号光LSの位相、ARは照射される参照光LRの振幅、φRは照射される参照光LRの位相、φ0は情報記録媒体2の種類等の情報の記録条件及び再生条件で決まる定数である。定数φ0の値は固定ではない。このため、情報の記録及び再生に位相を用いる場合には、ある画素における位相値を基準として、基準となる位相値からの相対値を用いることができる。
次に光情報記録再生装置1の動作および作用について説明する。
上述のような光情報記録再生装置1によれば、構成を非常に簡易にすることができる。従って、実用化に向けた装置の小型化が可能となる。
第2の実施形態における光情報記録再生装置では、空間変調系に用いられる2つのSLMを、複数の可変回折格子を2D状に配列した特殊な光学素子にそれぞれ置換した点が第1の実施形態における光情報記録再生装置1と相違する。第2の実施形態における光情報記録再生装置の他の構成および作用については特に言及しない限り、第1の実施形態における光情報記録再生装置1と実質的に同等である。
第3の実施形態における光情報記録再生装置では、第2の実施形態において例示したVGA31を2つ用いて、単一の偏光成分の位相及び振幅を空間的に変調できるように空間変調系を構成した点が第1及び第2の実施形態における各光情報記録再生装置と相違する。第3の実施形態における光情報記録再生装置の他の構成および作用については特に言及しない限り、第1及び第2の実施形態における各光情報記録再生装置と実質的に同等である。このため、空間変調系のみ図示し、第1及び第2の実施形態における各光情報記録再生装置と同様な内容については説明を省略する。
第4の実施形態における光情報記録再生装置では、第3の実施形態において例示した2つのVGAで構成される空間変調系40を更に2組用いることによって、2つの偏光成分の位相及び振幅を空間的に変調できるように空間変調系を構成した点が第1、第2及び第3の実施形態における各光情報記録再生装置と相違する。第4の実施形態における光情報記録再生装置の他の構成および作用については特に言及しない限り、第1、第2及び第3の実施形態における各光情報記録再生装置と実質的に同等である。このため、空間変調系のみ図示し、第1、第2及び第3の実施形態における各光情報記録再生装置と同様な内容については説明を省略する。
第5の実施形態における光情報記録再生装置では、複数の音響光学(AO: acousto-optic)素子を配列したAO素子アレイを用いて単一の偏光成分の位相及び振幅を空間的に変調できるように空間変調系を構成した点が第1から第4の実施形態における各光情報記録再生装置と相違する。第5の実施形態における光情報記録再生装置の他の構成および作用については特に言及しない限り、第1から第4の実施形態における各光情報記録再生装置と実質的に同等である。このため、空間変調系のみ図示し、第1から第4の実施形態における各光情報記録再生装置と同様な内容については説明を省略する。
第6の実施形態における光情報記録再生装置では、SLMに斜方向に所定の偏光方位を有する直線偏光を入射させることによって単一の偏光成分の位相のみを空間変調するように空間変調系を構成した点が第1から第5の実施形態における各光情報記録再生装置と相違する。第6の実施形態における光情報記録再生装置の他の構成および作用については特に言及しない限り、第1から第5の実施形態における各光情報記録再生装置と実質的に同等である。このため、空間変調系のみ図示し、第1から第5の実施形態における各光情報記録再生装置と同様な内容については説明を省略する。
第7の実施形態における光情報記録再生装置では、複数の可変位相子 (VR: variable retarder)を配列して構成されるVRアレイ用いて、p偏光成分とs偏光成分の振幅比及び位相差の少なくとも一方を空間的に変調できるように空間変調系を構成した点が第1から第6の実施形態における各光情報記録再生装置と相違する。
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。
Claims (19)
- 位相及び振幅の少なくとも一方の空間変調によって情報が記録された偏光成分を有する信号光を+1次回折光、−1次回折光又は複屈折性を有するプリズムによって分けられた光として生成する一方、参照光を前記+1次回折光及び前記−1次回折光に対応する0次光又は前記プリズムによって分けられた別の光として生成する照射光生成系と、
感光性を有する記録媒体に前記信号光及び前記参照光を照射することによって前記情報を3次元光学異方性分布として前記記録媒体に記録する照射系と、
を備える光情報記録装置。 - 前記照射系は、前記情報を再生するための参照光が前記記録媒体に照射された場合に前記記録媒体から再生される信号光と前記記録媒体を透過した前記情報の再生用の前記参照光とが、撮像素子において重なるように、前記+1次回折光、前記−1次回折光又は前記プリズムによって分けられた光として生成された前記信号光と、前記0次光又は前記プリズムによって分けられた別の光として生成された前記参照光とを前記記録媒体に照射するように構成される請求項1記載の光情報記録装置。
- 前記照射光生成系は、前記+1次回折光及び前記−1次回折光の発生方向に整数周期で強度が変化する縞状の光のパターンを単位領域内で形成することによって、前記+1次回折光及び前記−1次回折光を生成するように構成される請求項1又は2記載の光情報記録装置。
- 前記照射系は、前記情報を再生するための参照光が前記記録媒体に照射された場合に前記記録媒体から再生される信号光と前記記録媒体を透過した前記情報の再生用の前記参照光とが、光学素子を経由せずに撮像素子において重なるように、前記+1次回折光又は前記−1次回折光として生成された前記信号光及び前記0次光として生成された前記参照光を前記記録媒体に照射するように構成される請求項1又は3記載の光情報記録装置。
- 前記照射光生成系は、前記+1次回折光及び前記−1次回折光の発生方向に対応する方向に画素値が規則的に変化する2次元的な複数の画素領域を単位とする画像情報に前記情報を変換し、前記+1次回折光及び前記−1次回折光の発生方向に対応する方向に入射する偏光の偏光状態を、前記画像情報の画素値に対応する変調量で空間変調することによって前記信号光及び前記参照光を生成するように構成される請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光情報記録装置。
- 前記照射光生成系は、2次元的に配列された複数の可変回折格子を有し、かつ各可変回折格子の透過率が入射偏光に応じて特定の方向に変化する光学素子による前記入射偏光の空間変調によって前記信号光及び前記参照光を生成するように構成される請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光情報記録装置。
- 前記照射光生成系は、前記複数の可変回折格子を有する前記光学素子を少なくとも4つ備えた空間変調系によって、互いに直交する2つの偏光成分の各実部と各虚部を利用して4フレームの画像情報が記録された信号光を生成するように構成される請求項6記載の光情報記録装置。
- 前記照射光生成系は、互いに直交する2つの偏光成分にそれぞれ情報が記録された信号光を生成するように構成される請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光情報記録装置。
- 前記照射光生成系は、前記位相及び前記振幅の前記空間変調によって前記偏光成分の実部と虚部にそれぞれ情報が記録された信号光を生成するように構成される請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光情報記録装置。
- 前記照射光生成系は、前記情報を、コード化された2値の画像情報又は3値以上の多値の画像情報として前記偏光成分に記録するように構成される請求項1乃至9のいずれか1項に記載の光情報記録装置。
- 前記照射光生成系は、少なくとも2つの空間光変調器を用いて前記情報を前記偏光成分に記録するように構成される請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光情報記録装置。
- 前記照射光生成系は、複数の画素に対応して2次元的に配列された複数の音響光学素子を用いて前記情報を前記偏光成分に記録するように構成される請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光情報記録装置。
- 前記照射光生成系は、複数の画素に対応して2次元的に配列された複数の可変位相子を用いて前記情報を前記偏光成分に記録し、前記信号光を前記プリズムによって分けられた光として生成する一方、前記参照光を前記プリズムによって分けられた別の光として生成するように構成される請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光情報記録装置。
- 前記照射光生成系は、空間光変調器に斜め方向に所定の偏光方位を有する直線偏光を入射させることによって、前記参照光及び前記位相の前記空間変調によって前記情報が記録された前記偏光成分を有する前記信号光を生成するように構成される請求項1記載の光情報記録装置。
- 参照光を生成する照射光生成系と、
感光性を有し、かつ3次元光学異方性分布として情報が記録された記録媒体に前記参照光を照射する照射系と、
前記参照光の照射によって前記記録媒体から+1次回折光、−1次回折光又は複屈折性を有するプリズムによって分けられた光に対応する光として生じる信号光であって、位相及び振幅の少なくとも一方の空間変調として前記情報が記録された偏光成分を有する前記信号光と、前記+1次回折光及び前記−1次回折光に対応する0次光又は前記プリズムによって分けられた別の光に対応する光として生じる前記参照光とを重ね合わせた状態で撮像する撮像系と、
撮像された前記信号光に基づいて前記情報を再生する情報再生系と、
を備える光情報再生装置。 - 位相及び振幅の少なくとも一方の空間変調によって情報が記録された偏光成分を有する信号光を+1次回折光、−1次回折光又は複屈折性を有するプリズムによって分けられた光として生成する一方、参照光を前記+1次回折光及び前記−1次回折光に対応する0次光又は前記プリズムによって分けられた別の光として生成するステップと、
感光性を有する記録媒体に前記信号光及び前記参照光を照射することによって前記情報を3次元光学異方性分布として前記記録媒体に記録するステップと、
を有する光情報記録方法。 - 参照光を生成するステップと、
感光性を有し、かつ3次元光学異方性分布として情報が記録された記録媒体に前記参照光を照射するステップと、
前記参照光の照射によって前記記録媒体から+1次回折光、−1次回折光又は複屈折性を有するプリズムによって分けられた光に対応する光として生じる信号光であって、位相及び振幅の少なくとも一方の空間変調として前記情報が記録された偏光成分を有する前記信号光と、前記+1次回折光及び前記−1次回折光に対応する0次光又は前記プリズムによって分けられた別の光に対応する光として生じる前記参照光とを重ね合わせた状態で撮像するステップと、
撮像された前記信号光に基づいて前記情報を再生するステップと、
を有する光情報再生方法。 - 2次元的に配列された複数の可変回折格子を有し、
各可変回折格子の透過率が入射偏光に応じて特定の方向に変化するように構成される光学素子。 - 第1の電極と、
2次元的に配列された複数の第2の電極と、
前記第1の電極と前記複数の第2の電極との間に配置され、かつ入射偏光に応じた特定の方向に、前記複数の第2の電極の各幅に応じた周期で厚さが周期的に変化する液晶層と、
を有する光学素子。
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