JP2017111843A - ホログラム記録装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】記録媒体への信号記録中に生じる光束の状態変化を、レーザー光源を高出力化することなく、リアルタイムで測定し得るホログラム記録装置および方法を提供する。
【解決手段】レーザー光源１１と、光源１１からのレーザー光の進行方向を調整し出射する原光束生成部２と、生成された原光束から信号光用搬送光と参照光を分離し生成する照射光生成部３と、この信号光用搬送光が照射され、その搬送光に信号情報を担持させて信号光とし、輝点画素からの第１の信号光は偏光軸を９０度回転させ、暗点画素からの第２の信号光はそのまま出射する反射型液晶表示板２０と、記録媒体９に向かう第１の信号光から第２の信号光を分離して直進させるＰＢＳ１９と、このＰＢＳ１９からの第２の信号光を撮像するカメラ３０と、撮像情報に基づき原光束の状態を評価し、原光束生成部２の各光学部材の調整を行う原光束校正部４３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホログラムを利用して情報の記録を行うホログラム記録装置および方法に関する。

近年、高速で大容量の情報記録再生を行う次世代光情報記録再生方式として、ホログラム記録再生方式の研究・開発が活発に行われている。

図４は、角度多重方式と称される記録方式を採用した従来のホログラム記録装置を示しており、この図を参照しながらホログラム装置の概略について説明する。図４に示すホログラム装置１０１において、レーザー光源１１１から出射されたレーザー光は、レンズ１１３により一旦集光され、その集光位置にピンホールを有する空間フィルター１１４により空間的なノイズが除去された後、拡散しながらコリメートレンズ１１５に入射し、そこで所定のビーム径のコリメート光（以下「原光束」と称する）とされて出射される。
このように、レーザー光源１１１から出射されたレーザー光は空間フィルターおよびコリメートレンズを通過することで、空間的なノイズ成分が除去され、ビーム径が拡大される。

情報記録時において、コリメートレンズ１１５からの原光束は、半波長板１１６により所望の偏光比に調整され、この後、ミラー１１７を介して第１のＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１１８に入射され、そこで、２つの偏光成分に分岐される。ＰＢＳ１１８により分岐された偏光のうち、例えば、縦偏光（ｓ偏光）は参照光として、横偏光（ｐ偏光）は信号光（この段階では信号データは担持されていない信号用搬送光）として、各々利用される。

上記信号光は第２のＰＢＳ１１９を透過し、例えば反射型液晶パネルからなるＳＬＭ（Spatial Light Modulator：空間光変調器）１２０に照射される。このとき、ＳＬＭ１２
０にはページデータ配列が表示されており、ＳＬＭ１２０中の輝点領域（白領域）に照射された光は偏光の軸が回転してｓ偏光となり、第２のＰＢＳ１１９で反射され、フーリエ変換レンズ（ＦＴＬ）１２１を経由して記録媒体１０９に照射される。一方、ＳＬＭ１２０中の暗点領域（黒領域）に照射された光は、変調されずｐ偏光のまま反射され、第２のＰＢＳ１１９を透過するので、レーザー光源１１１へ戻る虞が高い。
レーザー光源１１１への戻り光が発生すると、レーザー発振が不安定になり出力変動等が生じるため、これを防ぐためにＳＬＭ１２０の反射角度を左右方向または上下方向に微小量ずらすように調整したり、光アイソレータを光路中に設けたりすることが行われていた。

一方、ＰＢＳ１１８により分岐された参照光は変調されずにガルバノミラー１２５側から記録媒体１０９に到達する。この記録媒体１０９の同一領域に照射された上記信号光と参照光とが形成する干渉縞を屈折率の変化として記録することにより、ページデータを記録することができる。
また、このようにして記録媒体１０９に記録されたページデータを再生する場合、参照光のみを記録媒体１０９に照射する。参照光は記録媒体１０９中の屈折率の変化に応じて回折されるので、ページデータの信号情報を担持した再生光が得られる。再生光は、記録時の信号光と逆経路をたどり、カメラ１３０に入射することにより、この再生光に担持された信号情報が撮像される。

ところで、レーザー光源を用いた装置において、電源投入直後や、環境温度の変化等によってレーザー光源の動作が安定しない場合には、レーザー光の出射角度が微妙に変化する。また、ノイズ除去のための空間フィルター（図４における空間フィルター１１４）は径が数mm程度となるピンホールで形成されており、レーザー光の出射角度によっては光の一部がこのピンホールを通過しない場合も生じる。
さらに、径を拡大した平行光束を生成するためのコリメートレンズ（図４におけるコリメートレンズ１１５）の光軸方向位置も微妙に変化するため、レーザー光のＳＬＭ（図４におけるＳＬＭ（反射型液晶表示板）１２０）表面上での照射領域が移動したり、レーザー光断面の強度分布が変化するなどの問題が生じ、これによりＳＬＭ（反射型液晶表示板１２０）で変調された光の強度分布も変化してしまう。

図５は、ＳＬＭ（１２０）と、このＳＬＭ（１２０）に照射されるレーザー光の関係を模式的に示したものである。なお、径が拡大されたレーザー光束断面の輝度分布はガウス分布とされている（図中では中心の明るい場所は白で表示し、周囲になるにつれ暗くなる様子をグレーレベルの変化で表わしている）。
このうち、図５（Ａ）はページデータの表示領域に正確に照射された場合を示している。これに対して、図５（Ｂ）はレーザー光の出射角度が変化したときの様子を示しており、レーザー光束の中心がページデータ（ＳＬＭ）の中心からずれた状態となっている。そのため、図中の左端付近では輝度が低く、ページデータのＳＮＲが低下する。

また、図５（Ｃ）は空間フィルターの位置で、レーザー光の位置や角度などの状態が変化したときの様子を示しており、レーザー光束断面の輝度分布が変化し、ページデータ表示領域に光が照射されない領域（図５（Ｃ）では左右両端付近）が生じ、ＳＮＲが低下する。
さらに、図５（Ｄ）はコリメートレンズを設置する位置がレーザー光の変動により光軸方向に移動したときの状態を示しており、面積の狭いエアリーディスクの中心の高輝度領域がページデータに照射されるため、ページデータ領域全般に光が照射されず、ＳＮＲが低下する。このように引き起こされるページデータのＳＮＲの低下は、最終的にはデータの大容量記録やデータ転送速度の高速化の妨げとなる。
このような問題を解決するために、上記レーザー光源からの光束を調整する手法として下記特許文献１に記載されたものが提案されている。

特開２００９−１５９３２号公報

しかしながら、上記従来手法は、ホログラム記録時においてリアルタイムでＳＮＲを測定できるものの、異なる波長の２つのレーザー光を用いる必要がある。さらに、記録媒体の反射光をフォトダイオードで検出するため、記録媒体の材料的な状態や設置状態にも影響され、必ずしもデータ記録時にＳＬＭで変調される記録用データのＳＮＲが最適な状態となるように調整できるとは限らない。
上記従来技術においては、２つの異なるレーザー光束を用いる必要があるため、装置構成が煩雑となる。

なお、本願発明者等は、上記問題の解決の手法を、特願2015-010511号明細書により、
特許庁に既に提示している。
しかしながら、この提案手法においては記録媒体に記録する前段階で測定及び光学調整を行うような構成とされているため、記録中に突発的にレーザー光の状態が変化した場合
には、リアルタイムでそれを補償することができず、早急な事態の変化に対応することが困難であった。また、このような構成でも、信号光の一部をビームスプリッタで取り出して測定に利用すれば、リアルタイムによる補償を可能にすることができるが、低下する信号光の光量を補うために、より高出力のレーザー光源を用いる必要があり、装置の大型化および製造コストの上昇を抑制することが困難であった。

本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、ホログラム記録媒体への信号情報の記録中に生じるレーザー光の状態変化を、高出力のレーザー光源を用いることなく、リアルタイムで測定し得るホログラム記録装置および方法を提供することを目的とするものである。

本発明のホログラム記録装置は、ＳＬＭで変調される成分とＳＬＭで変調されない成分のうち、記録に用いられない成分を分離して測定し、その測定状態に応じて、レーザー光源からのレーザー光束の角度や輝度分布が補償されるように調整するものである。

具体的には、本発明のホログラム記録装置は、
レーザー光源と、
該レーザー光源から出射されたレーザー光のビーム状態を調整し原光束として出射する原光束生成手段と、
該原光束生成手段から出射された原光束から信号光用搬送光と参照光を分離生成する照射光生成手段と、
前記信号光用搬送光が照射され、該信号光用搬送光に信号情報を担持させて信号光とし、明暗ビット領域のうちの一方の領域からなる第１の領域からの第１の信号光は偏光軸を９０度回転させ、明暗ビット領域のうちの他方の領域からなる第２の領域からの第２の信号光は偏光軸を回転させずに出射する空間光変調素子と、
該空間光変調素子からの前記第１および第２の信号光のうち、一方の信号光をホログラム記録媒体配設方向に出射するとともに他方の信号光を該一方の信号光とは異なる方向に出射する信号光分離手段と、
該信号光分離手段から出射された前記第１および第２の信号光のうち、前記他方の信号光に担持された情報を取得する信号情報取得手段と、
を備えたことを特徴とするものである。

なお、本明細書において「ビーム状態」と称するときは、ビームの進行方向、ビーム径、さらにはビーム断面の強度分布などのうち全部または一部を意味するものとする。
また、前記信号情報取得手段により取得された他方の信号光の情報に基づき前記原光束のビーム状態を評価し、この評価が向上するように前記原光束の状態を校正する原光束校正手段を備えたものとすることができる。

また、前記照射光生成手段が第１の偏光分離手段を備え、前記信号光分離手段が第２の偏光分離手段を備え、前記空間光変調素子が反射型液晶表示素子により構成され、
前記第１の偏光分離手段と前記空間光変調素子との間の光路上に、半波長板とファラデー回転子の対、および前記第２の偏光分離手段が、該第１の偏光分離手段側からこの順に配列され、
前記ファラデー回転子は、前記第１の偏光分離手段から前記空間光変調素子方向に進む光束に対しては、前記半波長板とは逆方向に半波長分だけ偏光軸を回転させ、前記空間光変調素子から前記第１の偏光分離手段方向に進む光束に対しては、前記半波長板と同一方向に半波長分だけ偏光軸を回転させるように構成されたものとすることができる。

この場合において、前記第１の偏光分離手段からの前記他方の信号光を受光し得る位置
に前記信号情報取得手段を設けることが好ましい。

また、前記照射光生成手段が第１の偏光分離手段を備え、前記信号光分離手段が第２の偏光分離手段を備え、前記空間光変調素子が透過型液晶表示素子により構成され、
前記第１の偏光分離手段と前記第２の偏光分離手段との間の光路上に、前記透過型液晶表示素子が配設されたものとすることができる。

この場合において、前記第２の偏光分離手段からの前記他方の信号光を受光し得る位置に前記信号情報取得手段を設けることが好ましい。

また、前記原光束校正手段は、
前記他方の信号光に係る所定の評価情報に基づき前記原光束の状態を評価する原光束状態評価手段と、
該原光束状態評価手段による前記原光束の状態評価に基づき、前記原光束生成手段における所定の光学部材のアラインメント調整を行うアラインメント調整手段と、を有してなることが好ましい。

また、本発明のホログラム記録方法は、
レーザー光源から出射されたレーザー光のビーム状態を調整し、ビーム状態が調整された原光束から信号光用搬送光と参照光を分離し、
前記信号光用搬送光を空間光変調素子に照射し、該信号光用搬送光に信号情報を担持させて信号光とし、該空間光変調素子に映出された明暗ビット領域のうちの一方の領域からなる第１の領域からの第１の信号光は偏光軸を９０度回転させるとともに、明暗ビット領域のうちの他方の領域からなる第２の領域からの第２の信号光は偏光軸を回転させずに出射し、
前記空間光変調素子からの前記第１および第２の信号光のうち、一方の信号光をホログラム記録媒体方向に出射するとともに他方の信号光を他方向に出射させ、
出射された前記他方の信号光に担持された情報を、前記原光束の評価用に取得し、この原光束の評価が向上するように前記原光束のビーム状態を校正することを特徴とするものである。

本発明のホログラム記録装置および方法によれば、空間光変調素子からの第１および第２の信号光のうち、一方の信号光をホログラム記録媒体方向に出射するとともに他方の信号光をホログラム記録媒体方向とは異なる方向に出射させ、出射された第１および第２の信号光のうち、ホログラム記録媒体方向とは異なる方向に出射された、記録に寄与しない信号光を用いて、信号情報を取得している。

これにより、この取得された信号情報に基づいて、ホログラム記録媒体への信号情報の記録中に生じるレーザー光の状態変化を測定することができ、また、信号光の一部を取り出して測定に使用しなければならないという問題を解決することができるので、レーザー光源の出力を高出力のものに替える必要がなく、記録中にリアルタイムで測定することが可能となる。

なお、ホログラム記録媒体方向とは異なる方向に出射された記録に寄与しない信号光がレーザー光源に戻らないように、往路とは異なる方向に分離して、測定用に利用するようにする態様においては、レーザー光源への戻り光を防ぐことができるので、安定したレーザー発振動作を行うことができる。

また、基本的には、従来のホログラム記録装置を利用して本発明装置を構築することが
可能であるから効率が良い。

本発明の実施形態１に係るホログラム記録再生装置の全体構成図である。 本発明の実施形態１に係るホログラム記録再生装置の作用を説明するための概略図である。 本発明の実施形態２に係るホログラム記録再生装置の全体構成図である。 従来技術に係るホログラム記録再生装置の全体構成図である。 ＳＬＭとＳＬＭに照射される信号光との関係（（Ａ）はＳＬＭに対する信号光の照射状態が良好な場合、（Ｂ）はＳＬＭに対する信号光の照射位置がずれた場合、（Ｃ）はＳＬＭに照射される信号光の強度分布が変化した場合、（Ｄ）はＳＬＭに対する信号光の照射範囲が狭小となった場合）を模式的に示す図である。

以下、本発明に係るホログラム記録装置および方法の実施形態について、上記図面を参照しながら詳細に説明する。

〈実施形態１〉
図１に示すように、実施形態１に係るホログラム記録装置１（再生機能も併せ有するので、以下、ホログラム記録再生装置１と称する）は、例えばフォトポリマ材料からなるホログラム記録媒体９に対し、角度多重記録方式によりホログラムの記録・再生を行うように構成されている。

このホログラム記録再生装置１は、レーザー光源１１と、該レーザー光源１１から出射されたレーザー光のビーム進行方向を調整し原光束として出射する原光束生成部２と、原光束生成部２から出射された原光束から信号光用搬送光と参照光を分離し生成する照射光生成部３と、この信号光用搬送光が照射され、その搬送光に信号情報を担持させて、信号光とし、輝点画素領域からの第１の信号光は偏光軸を９０度回転させる一方、暗点画素領域からの第２の信号光は偏光軸を回転させずに出射する反射型液晶表示板（ＳＬＭ）２０と、この第１の信号光をホログラム記録媒体９の方向に出射するとともに第２の信号光を第１のＰＢＳ１８の方向に出射する第２のＰＢＳ１９と、この第２のＰＢＳ１９から出射された第２の信号光に担持された情報を撮像するカメラ３０と、この撮像された情報に基づき原光束の状態を評価し、この評価が向上するように、原光束生成部２の各光学部の調整を行う原光束校正部４３とを備えてなる。

上記原光束生成部は、図１におけるレーザー光源１１からの出射光の方向を調整するガルバノミラー１２、発散レンズ１３、空間フィルター（光軸に垂直となる２軸方向に調整移動させる駆動部を含む）１４およびコリメータレンズ（光軸に垂直となる２軸方向、または光軸を含む３軸方向に調整移動させる駆動部を含む）１５からなる各光学要素により構成されており、上記照射光生成手段は、半波長板１６、ミラー１７および第１のＰＢＳ１８、半波長板３１およびファラデー回転子３２により構成されている。

また、上記信号光分離手段は第２のＰＢＳ１９から構成されている。
さらに、上記原光束校正部４は、原光束状態評価部４３およびアラインメント制御部４４を備えている。

以下、ホログラム記録再生装置１の基本的な記録／再生の流れについて説明する。

図１に示すホログラム記録再生装置１において、レーザー光源１１から出射されたレーザー光は、ガルバノミラー１２によりレンズ１３の方向に反射され、レンズ１３により一
旦集光される。そのレーザー光は、集光位置にピンホールを有する空間フィルター１４により空間的なノイズが除去された後、拡散しながらコリメートレンズ１５に入射し、そこで所定のビーム径を有するコリメート光（原光束）とされて出射される。

情報記録時において、コリメートレンズ１５からの原光束は、半波長板１６により所望の偏光比に調整され、この後、ミラー１７を介して第１のＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１８に入射され、そこで、２つの偏光成分に分岐される。ＰＢＳ１８により分岐された偏光のうち、例えば、縦偏光（ｓ偏光）は参照光として、横偏光（ｐ偏光）は信号光（この段階では信号データ（ページデータ）は担持されていない信号光用搬送光）として、各々利用される。

上記信号光は第２のＰＢＳ１９を透過し、反射型液晶表示板２０（振幅変調用空間光変調器（振幅変調ＳＬＭ）を用いる）に照射される。このとき、反射型液晶表示板２０には、白、黒２値の画素が２次元配列されてなるページデータ配列が表示されており（図２を参照）、これにより信号光用搬送光が空間的に変調されてページデータを担持して信号光が構成される。このとき、反射型液晶表示板２０の輝点画素からの第１の信号光は横偏光（ｐ偏光）から縦偏光（ｓ偏光）に変換された状態で第２のＰＢＳ１９に入射し反射される。この信号光（縦偏光）は、ＰＢＳ１９によってＦＴＬ２１に向かうように反射される。ＦＴＬ２１に向かう信号光は、ＦＴＬ２１を透過することにより光学的なフーリエ変換を受け、記録媒体９上に照射される。

一方、反射型液晶表示板２０からは、輝点画素からの第１の信号光の他に、暗点画素からの第２の信号光が出射される。この暗点画素からの第２の信号光は、横偏光（ｐ偏光）のままの状態で第２のＰＢＳ１９に入射するように反射されるので、この第２のＰＢＳ１９を透過する。すなわち、第２の信号光の画素の明暗は第１の信号の画素の明暗と相補的関係となっており（図２の被測定光の明暗パターンを参照のこと）、第２の信号光はファラデー回転子３２において半波長板３１と同一の方向に、偏光軸の方向が４５度回転するため、第１のＰＢＳ１８に入射した第２の信号光は、偏光軸の方向が、合わせて９０度回転されてｓ偏光となっており、第１のＰＢＳ１８で反射される。これにより、記録媒体９に記録されるページデータの輝点と暗点が反転した像が評価用の撮像カメラ３０では観察できることになる。なお、半波長板３１とファラデー回転子３２は、いずれが第１のＰＢＳ側にあってもよい。

なお、信号光用搬送光が第１のＰＢＳ１８から反射型液晶表示板２０の方向に進行する時（往路）には、信号光用搬送光は、ファラデー回転子３２において半波長板３１と逆方向に、偏光軸の方向が４５度回転するため、第２のＰＢＳ１９に入射した第２の信号光は、偏光軸の回転が相殺されてｐ偏光となっており、第２のＰＢＳ１９を透過して反射型液晶表示パネル２０にｐ偏光の状態で入射することになる。

このように、本実施形態においては、ファラデー回転子３２として偏光依存型のものを使用している（無依存型も適用することが可能であるが、偏光依存型を用いた場合には、光学部材の点数を減少させることができる点においても有利である）。すなわち、図２に示すように信号光用搬送光（ｐ偏光）は第１のＰＢＳ１８から出射され、半波長板３１により偏光軸が４５度回転するが、ファラデー回転子３２により偏光軸が逆方向に４５度回転するため、ｐ偏光として第２のＰＢＳ１９を透過し、反射型液晶表示板２０に照射される。

信号光は表示されるページデータに応じて、反射型液晶表示パネル２０によって変調されるが、その際、反射型液晶表示パネル２０の暗点領域に照射された光は、変調されずｐ偏光のまま反射された上記第２の信号光となって、第２のＰＢＳ１９を透過する。

上述したように、このファラデー回転子３２では、光の入射方向によって偏光軸の回転方向が異なり、図２に示されるように、反射型液晶表示板２０側から光が入射した場合には、半波長板３１と同一の方向に４５度偏光方向が回転するため、ファラデー回転子３２および半波長板３１を透過した光の偏光軸は合わせて９０度回転してｓ偏光となり、第１のＰＢＳ１８で反射され、記録媒体９に記録されるページデータの輝点と暗点が反転した像がカメラ３０で観察することができる。

一方、上記第１のＰＢＳ１８で分離された記録時参照光は、図１に示すように、半波長板２２に向かうが、信号記録時において半波長板２２は参照光が縦偏光（ｓ偏光）を維持するように設定され、参照光は縦偏光（ｓ偏光）のまま、ミラー２３を介してＰＢＳ２４に入射し、ＰＢＳ２４により図中下方に反射される（この参照光を「記録時参照光」と称する）。この記録時参照光は、ガルバノミラー２５により角度制御され、リレーレンズ２６を介して記録媒体９中の信号光が照射される場所へ、信号光とは別角度で照射される。

記録時参照光と信号光が交差した部分において光の干渉縞、すなわち光の明暗が生じ、この位置に記録媒体９が配置されていることにより記録媒体９の記録面において、光の強い場所は重合反応が進み、その一方、弱い場所は重合反応があまり進まず、結果として記録媒体９の記録面に屈折率分布が形成され、これによりホログラム（ページデータ）が記録される。なお、本実施形態装置においては、角度多重記録が可能とされているので、異なるページデータを反射型液晶表示板２０に表示させつつ、ガルバノミラー２５の角度を変えて参照光の記録媒体９への入射角度を少しずつ変化させることにより、互いに異なるページデータを記録媒体９中の同一領域へ多重記録することができる。

情報再生時においては、参照光のみが記録媒体９に照射される。すなわち、コリメートレンズ１５からの原光束が半波長板１６（進相軸の方向を記録時とは変えている）により縦偏光（ｓ偏光）とされ、ＰＢＳ１８により直角に反射され、参照光として図中の半波長板２２に向かう。信号再生時において参照光は、半波長板２２により横偏光（ｐ偏光）に変換され、ミラー２３を介してＰＢＳ２４に入射し、ＰＢＳ２４を透過する（この参照光を「再生時参照光」と称する）。この再生時参照光は、ミラー２７により反射された後、ガルバノミラー２８により角度制御され、リレーレンズ２９を介して、記録時参照光とは反対側から記録媒体９に照射される。

再生時参照光が照射されると、再生光が記録媒体９の裏面側へ出射されてＦＴＬ２１、ＰＢＳ１９を透過して、図１中、ＰＢＳ１９の直上に配されるカメラ３０（信号記録時におけるカメラ３０の設置位置から図示されないカメラ移動部材により移動させるようにしてもよいし、カメラ３０とは別のカメラを予めＰＢＳ１９の直上に信号再生用カメラとして設けておいてもよい）に入射する。
この入射した再生光をカメラ３０によって取得（撮像）することにより、ページデータの再生画像を生成することができる。また、角度多重記録に対応するため、ガルバノミラー２８の角度を変えて再生時参照光の記録媒体９への入射角度を変化させることにより、同一の記録領域に多重記録された複数のページデータから、所望のページデータを順次読み出すことができる。

ホログラム記録再生装置１における各光学部材のアラインメント調整は、装置を組み立てる際に厳密に行われるが、レーザー光源１１において、電源投入時や温度変化時など動作が安定しない場合にレーザー光の出射角度が微小量変化し、それによって原光束生成部２（コリメータレンズ１５）から出射される原光束の状態（ビーム径やビーム断面の強度分布、半波長板１６への入射角度や入射位置等）が変化することがある。原光束の状態が変化すると、反射型液晶表示板２０に対する信号光の照射状態（照射範囲や照射範囲にお
ける強度分布等）が変化し、その結果、ホログラム記録再生装置１における情報の記録／再生性能が低下する虞がある。

ホログラム記録再生装置１の原光束校正部４は、レーザー光源１１からのレーザー光の出射角度が変わって原光束のビーム状態が変化した場合に、その原光束のビーム状態を校正するように構成されている。なお、以下の説明では、レーザー光源１１からのレーザー光の出射角度が変化する方向が図１の紙面内の方向に限定されるものとする。ガルバノミラー１２の揺動軸は、この紙面に対し垂直に配置されており、また、ガルバノミラー１２、レンズ１３、空間フィルター１４およびコリメートレンズ１５は、各々に設けられた各駆動機構により、図１の紙面内の２つの方向（図中上下方向および左右方向）に移動可能に構成されている。

先に略述したように原光束校正部４は、カメラ４２（評価情報取得手段に相当する）と、原光束状態評価部４３（原光束状態評価手段に相当する）と、アラインメント制御部４４により構成されている。なお、原光束状態評価部４３とアラインメント制御部４４は、コンピュータ装置等のハードウエアおよび制御プログラム等のソフトウエアにより構成されるものを機能的に表したものである。以下、原光束校正部４による原光束状態の校正手順を２つのステップ（[1]、[2]に分け、さらに[1]、[2]を〈Ａ１〉〜〈Ａ３〉）に分けて説明する。

[1]レーザー光が安定した状態において、記録媒体９を設置せずに、ページデータを反射
型液晶表示板２０に表示させ、ガルバノミラー１２の角度および空間フィルター１４の上下左右方向位置、コリメートレンズ１５の位置を順次変化させつつ、このときのカメラ３０で検出された被測定光のページデータのＳＮＲを計算し、このＳＮＲが大きくなるようにそれぞれの設定値を決定する。
次に、記録媒体９に信号記録するページデータを、順次反射型液晶表示板２０に表示させ、その度に各ページデータにおけるＳＮＲ値を算出する。
[2]記録媒体９に信号記録を行いながら、カメラ３０で取得した像からＳＮＲの値を測定
する。記録作業前に得られたＳＮＲの値と比較して劣化が見られる場合には、ガルバノミラー１２の角度、上下左右方向位置、および空間フィルター１４の上下左右方向位置、コリメートレンズ１５の上下左右方向位置を順次変化させて、このときのカメラ３０で検出された被測定光のページデータのＳＮＲが、上記[1]のときのＳＮＲに近づくように調整
を行う。この調整は手動で行ってもよいし、自動的に行うようにしてもよい。
全ページデータについて実施しても良いし、簡略化のため特定のページのみ実施しても良い。

上記[1]の手順と上記[2]の手順は、信号記録前の処理であるか、信号記録中の処理であるかの違いで、その他は略同様の手順であるので、以下、〈Ａ１〉〜〈Ａ３〉を共通の手順として説明する。
〈Ａ１〉まず、一のページデータ（記録するページデータとは異なるものを用いてもよい）を担持した第２の信号光をカメラ３０により取り込み、第２の信号光に担持されたページデータを撮像する。

〈Ａ２〉次いで、原光束状態評価部４３において、カメラ４２により撮像されたページデータのＳＮＲを評価情報として求め、このＳＮＲに基づき原光束の状態を評価する。ページデータのＳＮＲは、例えば、下式（１）により算出する。下式（１）において、μ_１およびμ_０はビット１およびビット０の平均輝度を示し、σ_１およびσ_０はビット１およびビット０の標準偏差を示している。

〈Ａ３〉次に、アラインメント制御部４４が、カメラ４２により撮像されるページデータのＳＮＲが向上する（大きくなる）ように（[2]の場合には[1]のＳＮＲに近づくようにしてもよい）、原光束生成部２におけるガルバノミラー１２の角度調整機構や、ガルバノミラー１２、レンズ１３、空間フィルター１４およびコリメートレンズ１５における各駆動機構により、これらの光学部材のアラインメントを調整し、原光束の状態を校正する。

ガルバノミラー１２等のアラインメント調整は、アラインメント調整を行う度にページデータを撮像してそのＳＮＲを求め、そのＳＮＲが予め定められた基準値に達した段階で終了するようにしてもよい。あるいは予め定められた回数分のアラインメント調整を行う中で最もＳＮＲが向上する状態を見出し、その状態にアラインメントを設定することにより終了するようにしてもよい。

なお、同じページデータのＳＮＲの変化に基づきアラインメント調整を繰り返す場合には、信号光および参照光の各光路中にシャッタを設けておき、アラインメント調整が終了するまでは、信号光および参照光が記録媒体９に照射されないようにしておいてもよい。さらに、原光束状態の評価および校正は、ページデータが変わる度にその都度行うようにしてもよいし、所定数のページデータの記録が行われる毎に行うようにしてもよいし、レーザー光源１１の動作が不安定となるような特定の期間のみ行うようにしてもよい。また、原光束状態の評価は毎回あるいは複数回数ごとに行うが、ガルバノミラー１２等のアラインメント調整は、原光束状態の評価が低い場合のみ行うようにしてもよい。これらは、後述する実施形態２においても同様である。

このように本実施形態では、信号光に担持されたページデータのＳＮＲに基づき原光束の状態を評価し、そのＳＮＲが向上するように、ガルバノミラー１２等のアラインメントを調整して、原光束の状態を校正する。このため、原光束の状態を校正することが、ページデータのＳＮＲ向上に直結するので、効率良く確実に、ホログラム記録再生装置１における情報の記録性能の向上または維持（良好な状態の維持）を図ることができる。しかも、記録媒体９に信号記録を行っている際に、リアルタイムでＳＮＲの測定を行うようにしているから、信号記録中のレーザー光状態の急激な変動を検知して、その補償を行うことができる。
なお、原光束状態の評価情報として、ＳＮＲに代えてＢＥＲ（符号誤り率）を用い、そのＢＥＲが低下するように、ガルバノミラー１２等のアラインメント調整を行うようにしてもよい。

〈実施形態２〉
図３に示す実施形態２のホログラム記録再生装置１Ａは、実施形態１と比べて、反射型液晶表示板２０が透過型液晶表示板２０Ａとされている点、第１のＰＢＳ１８および第２のＰＢＳ１９の間に半波長板３１およびファラデー回転子３２が配設されていない点、および評価用のカメラ３０が第２のＰＢＳ１９により分離された第２の信号光を直接受光している点、等において相違するが、その余の点においては略同様であるので、同一の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。また、類似する機能を有する部材については、実施形態１の部材の符号にＡを付した符号により表すものとする。

図３に示すように、実施形態２において、第１のＰＢＳ１８を透過した信号光用搬送光
は横偏光（ｐ偏光）の状態で透過型液晶表示板２０Ａに照射される。
透過型液晶表示板２０Ａの輝点画素からの第１の信号光は横偏光（ｐ偏光）から縦偏光（ｓ偏光）に変換された状態で第２のＰＢＳ１９方向に出射されるため、ＰＢＳ１９によってＦＴＬ２１に向かうように反射される。ＦＴＬ２１に向かう信号光が、ＦＴＬ２１を透過することにより光学的なフーリエ変換を受け、記録媒体９上に照射される点は、上記実施形態１と同様である。

一方、透過型液晶表示板２０Ａからは、輝点画素からの第１の信号光の他に、暗点画素からの第２の信号光が第２のＰＢＳ１９方向に出射される。この暗点画素からの第２の信号光は、横偏光（ｐ偏光）のままの状態で第２のＰＢＳ１９に入射するので、この第２のＰＢＳ１９を透過する。すなわち、第２の信号光の画素の明暗は第１の信号の画素の明暗と相補的関係となっている。
これにより、記録媒体９に記録されるページデータの輝点と暗点が反転した像をカメラ３０で観察することができる。

なお、この実施形態２のホログラム記録再生装置１Ａでは、信号再生時においては、カメラ３０を、図３中で、第２のＰＢＳ１９の上方に移動させる、またはこの移動位置に、予めカメラ３０とは別のカメラを配置して、記録媒体９から読み取られたホログラム情報を撮像する。

本実施形態においても、効率良く確実に、しかもリアルタイムでホログラム記録再生装置１Ａにおける情報の記録性能の向上または維持を図ることができる。また、上記実施形態１と比べて、光学部材の点数を少なくすることができるという利点がある。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態では、原光束生成部２におけるガルバノミラー１２、レンズ１３、空間フィルター１４およびコリメートレンズ１５の全てにおいて、２つの方向に移動可能とするための駆動機構を設けているが、原光束の状態を校正するための必要性に応じて、それらの駆動機構の一部を省略したり、移動可能とする方向を増やしたりしてもよい。例えば、レンズ１３、空間フィルター１４およびコリメートレンズ１５については駆動機構を設けず、原光束状態の校正を、ガルバノミラー１２の角度調整と位置調整のみで行うことや、ガルバノミラー１２は角度調整のみ可能に構成し、原光束状態の校正を、ガルバノミラー１２の角度調整と他の光学部材の位置調整で行うことすることが挙げられる。

また、上記実施形態において、必要とされる精度によっては、上記第２の信号光を、カメラ３０の代わりに、４分割のフォトダイオード等によって測定して、原光束状態の評価情報として用い、原光束状態の校正を行うことも可能である。
また、本発明は、角度多重記録方式以外のホログラム装置に適用することも可能であり、ホログラムの記録のみを行うホログラム装置に適用することも可能である。

また、上記実施形態とは異なり、信号情報取得手段により取得された他方の信号光の情報に基づき前記原光束の状態を評価し、この評価が向上するように前記原光束の状態を校正する原光束校正手段は設けずに、信号情報取得手段により取得された他方の信号光の情報に基づき、オペレータが表示画面等を観察しながら原光束の状態を評価し、この評価が向上するように原光束の状態を校正するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、明暗ビット領域のうちの明ビット（輝点）情報に基づいて記録媒体への記録を行い、暗ビット（暗点）情報に基づいて原光束の状態を評価しているが、明暗ビット領域のうちの暗ビット（暗点）情報に基づいて記録媒体への記録を行
い、明ビット（輝点）情報に基づいて原光束の状態を評価するようにしてもよい。

１、１Ａ ホログラム記録再生装置
２、２Ａ 原光束生成部
３ 照射光生成部
４，４Ａ 原光束校正部
９、１０９ ホログラム記録媒体（記録媒体）
１１、１１１ レーザ光源
１２、２５、２８、１１２、１２５、１２８ ガルバノミラー（ガルバノメータミラー）
１３、１１３ レンズ（発散レンズ）
１４、１１４ 空間フィルター
１５、１１５ コリメートレンズ
１６、２２、３１、１１６、１２２ 半波長板
１７、２３、２７、１１７、１２３、１２７ ミラー
１８、１９、２４、１１８、１１９、１２４ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
２０、１２０ 反射型液晶表示板
２０Ａ 透過型液晶表示板
２１、１２１ レンズ（ＦＴＬ）
２６、２９、１２６、１２９ リレーレンズ
３０、１３０ カメラ
３２ ファラデー回転子
４３ 原光束状態評価部
４４ アラインメント制御部
１０１ ホログラム装置

Claims (8)

1. レーザー光源と、
   該レーザー光源から出射されたレーザー光のビーム状態を調整し原光束として出射する原光束生成手段と、
   該原光束生成手段から出射された原光束から信号光用搬送光と参照光を分離生成する照射光生成手段と、
   前記信号光用搬送光が照射され、該信号光用搬送光に信号情報を担持させて信号光とし、明暗ビット領域のうちの一方の領域からなる第１の領域からの第１の信号光は偏光軸を９０度回転させ、明暗ビット領域のうちの他方の領域からなる第２の領域からの第２の信号光は偏光軸を回転させずに出射する空間光変調素子と、
   該空間光変調素子からの前記第１および第２の信号光のうち、一方の信号光をホログラム記録媒体配設方向に出射するとともに他方の信号光を該一方の信号光とは異なる方向に出射する信号光分離手段と、
   該信号光分離手段から出射された前記第１および第２の信号光のうち、前記他方の信号光に担持された情報を取得する信号情報取得手段と、
   を備えたことを特徴とするホログラム記録装置。
2. 前記信号情報取得手段により取得された他方の信号光の情報に基づき前記原光束のビーム状態を評価し、この評価が向上するように前記原光束の状態を校正する原光束校正手段を備えたことを特徴とするホログラム記録装置。
3. 前記照射光生成手段が第１の偏光分離手段を備え、前記信号光分離手段が第２の偏光分離手段を備え、前記空間光変調素子が反射型液晶表示素子により構成され、
   前記第１の偏光分離手段と前記空間光変調素子との間の光路上に、半波長板とファラデー回転子の対、および前記第２の偏光分離手段が、該第１の偏光分離手段側からこの順に配列され、
   前記ファラデー回転子は、前記第１の偏光分離手段から前記空間光変調素子方向に進む光束に対しては、前記半波長板とは逆方向に半波長分だけ偏光軸を回転させ、前記空間光変調素子から前記第１の偏光分離手段方向に進む光束に対しては、前記半波長板と同一方向に半波長分だけ偏光軸を回転させるように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のホログラム記録装置。
4. 前記第１の偏光分離手段からの前記他方の信号光を受光し得る位置に前記信号情報取得手段を設けたことを特徴とする請求項３記載のホログラム記録装置。
5. 前記照射光生成手段が第１の偏光分離手段を備え、前記信号光分離手段が第２の偏光分離手段を備え、前記空間光変調素子が透過型液晶表示素子により構成され、
   前記第１の偏光分離手段と前記第２の偏光分離手段との間の光路上に、前記透過型液晶表示素子が配設されたことを特徴とする請求項１または２記載のホログラム記録装置。
6. 前記第２の偏光分離手段からの前記他方の信号光を受光し得る位置に前記信号情報取得手段を設けたことを特徴とする請求項５記載のホログラム記録装置。
7. 前記原光束校正手段は、
   前記他方の信号光に係る所定の評価情報に基づき前記原光束の状態を評価する原光束状態評価手段と、
   該原光束状態評価手段による前記原光束の状態評価に基づき、前記原光束生成手段における所定の光学部材のアラインメント調整を行うアラインメント調整手段と、を有してなることを特徴とする請求項２および請求項２を引用した請求項３〜６のうちのいずれか１
   項記載のホログラム記録装置。
8. レーザー光源から出射されたレーザー光のビーム状態を調整し、ビーム状態が調整された原光束から信号光用搬送光と参照光を分離し、
   前記信号光用搬送光を空間光変調素子に照射し、該信号光用搬送光に信号情報を担持させて信号光とし、該空間光変調素子に映出された明暗ビット領域のうちの一方の領域からなる第１の領域からの第１の信号光は偏光軸を９０度回転させるとともに、明暗ビット領域のうちの他方の領域からなる第２の領域からの第２の信号光は偏光軸を回転させずに出射し、
   前記空間光変調素子からの前記第１および第２の信号光のうち、一方の信号光をホログラム記録媒体方向に出射するとともに他方の信号光を他方向に出射させ、
   出射された前記他方の信号光に担持された情報を、前記原光束の評価用に取得し、
   この原光束の評価が向上するように前記原光束のビーム状態を校正することを特徴とするホログラム記録方法。