JP3793153B2 - 光情報記録装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ホログラフィーを利用した光情報再生装置に係り、特に、デジタルボリュームホラグラフィーを利用して光情報記録媒体に情報を記録する光情報記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高密度画像等の容量の大きなデータを記録可能な情報記録装置として光情報記録装置がある。従来、光情報記録装置としては、光磁気情報記録装置や光相変化型情報記録装置、ＣＤ−Ｒ、などが実用化されているが、光記録媒体に記録する情報量の高容量化に対する要求は高まる一方である。このような高容量の光情報記録を実現するためにホログラフィー、特に、デジタルボリュームホログラフィーを利用したホログラム型光情報記録装置が提案されている。この提案の一例として特許文献１に開示された装置がある。
【０００３】
ホログラム型光情報記録装置は、一般的に、イメージとして情報を付与された情報光ビームと参照光ビームとを光記録媒体の内部で重ね合わせて干渉パターンを生じさせ、情報を干渉パターンとして記録する装置である。干渉パターンとして記録された情報の再生時には、光記録媒体内部の情報を記録された領域に、記録時と同じ空間的配置によって参照光ビームのみを照射することにより、干渉パターンからの回折光線としての情報光ビームに付与された情報がイメージとして再生される。特に、デジタルボリュームホログラフィーを用いたホログラム型光情報記録装置では、光情報記録媒体の厚み方向を積極的に活用して３次元的に干渉バターンを記録することにより、回折効率を高め、光情報記録媒体内部の同一領域に多重記録を可能にし、記録容量を増大できるという特徴がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１２３９４９
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ホログラム型光情報記録装置は、情報光ビームにイメージとして情報を付与するために、情報光ビームを空間的に変調することが必要である。空間的に変調する主な方法としては、液晶素子による透過型変調、デジタルマイクロミラーデバイスによる反射型変調が挙げられる。この情報光ビームの空間的な変調は、記録容量、情報転送速度を大きくする一方で、光記録には関与しない迷光線や回折光線、散乱光線といった光ノイズを生じる大きな原因にもなっている。特にデジタルマイクロミラーデバイスを用いた空間光変調方法においては、情報光ビームと同程度に強い迷光を生じることが知られている。
【０００６】
図１には、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）の概略図が示されている。この図１を参照して空間光変調の方法について説明する。図１に示すようにデジタルマイクロミラーデバイスは、多数の微小なミラー１が２次元的に配置され、それぞれのマイクロミラー１は、独立して電気機械的に制御出来るようになっている。図２（ａ）及び（ｂ）は、各マイクロミラー１のオン及びオフ時における夫々のミラー位置を概略的に示している。図２（ｂ）に示すようにシリコン基板４上には、捩じりヒンジ３が設けられ、この捩じりヒンジ３によって各マイクロミラー１のミラー２が支持されている。このような構造では、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように基準線に対してマイクロミラー２は、そのミラー面に垂直な垂線５が＋１０度(オン状態)及び−１０度(オフ状態)の角度で傾くため、マイクロミラーに対して同一方向から入射光６が入射する場合、オン状態では、反射光線８が、例えば、２０度の角度で向けて反射されるに対してオフ状態では、反射光線８はオン状態の反射光線７に比較して４０度の角度をなす方向に反射される。このように、２次元的に配置されたマイクロミラーを、夫々記録情報に応じてオン及びオフすることにより情報光ビームを空間的に変調できる。しかし、マイクロミラーによる反射で空間的に光線を変調していることから、本来不要であるオフの反射光線８もオンの反射光線７と同等の強度を有し、これが強い光ノイズの原因となっている。
【０００７】
図３は、デジタルマイクロミラーデバイスを空間光変調器に利用した同軸干渉ホログラム光学系の概略図を示している。この光学系では、記録モード時には、光ビーム６がデジタルマイクロミラーデバイス１０で空間的に変調されてビームカプラ１１に向けられている。ビームカプラ１１には、参照光線としての光ビーム９が向けられ、ビームカプラ１１を通過した光ビーム９及び空間的に変調された光ビーム８が対物レンズ１２によって光記憶媒体１３に向けられている。従って、光記憶媒体１３上には、光ビーム９及び光ビーム８が干渉されて干渉パターンが形成され、この干渉パターンが情報として記録される。再生モード時には、参照光線としての光ビーム９が光記憶媒体１３に向けられると、干渉パターンで回折された回折光線が対物レンズ１２及びカプラ１１を介して取り出され、回折像が図示しない検出器上に形成されて変調信号が取り出され、情報が再生される。
【０００８】
このような従来のデジタルマイクロミラーデバイス１０を空間光変調器に利用したホログラム型光情報記録装置では、デジタルマイクロミラーデバイス１０からの不要な反射光線８をできるだけ光記録媒体１３に照射しないように、デジタルマイクロミラーデバイス１０とビームカプラ１１、デジタルマイクロミラーデバイス１０と対物レンズ１２の距離を大きくとることにより光ノイズの影響を抑えている。しかし、前述のように光学素子の間に距離をとることは、光学系全体が大きくなってしまうという問題点がある。
【０００９】
この発明は、上述した事情に鑑みなされたものであって、その目的は、ホログラフィーを利用したホログラム型光情報記録装置において、光ノイズを抑え、信号対雑音比（ＳＮ比）を大きくし、その結果として光学系を小さく構成出来る光情報記録装置を提供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、
ホログラフィーを利用して情報を記録または再生するホログラム型光情報記録装置であって、
独立して制御可能な多数のマイクロミラーを２次元的に配列し、光線が入射されるように配置されたミラーディバイスを含み、記録すべき情報に応じて前記マイクロミラーをオン状態の向き或いはオフ状態の向きに前記光線を反射し、これら反射光線により情報を付与した情報光ビームを生成する情報光ビーム生成手段と、
記録用参照光ビームを生成する記録用参照光ビーム生成手段と、
情報光ビームと記録用参照光ビームを光情報記録媒体で干渉するように照射する記録光学系と、
前記光情報記録媒体内に参照光ビームを照射することにより干渉パターンとして記録された情報を再生する再生光学系と、
前記干渉パターンを検出する検出器と、
前記ミラーディバイスからの前記情報光ビームの視野角を制限する視野角制限光学素子であって、前記オン状態のマイクロミラーからの前記光線を通過させ、前記オフ状態のマイクロミラーからの前記光線を阻止する視野角制限光学素子と、
を具備することを特徴とする光情報記録装置が提供される。
また、この発明によれば、
レーザビームを発生する光源と、
このレーザビームを光線束にエキスパンドする第１の光学系と、
この光線束を参照用光ビーム及び記録用光ビームに分離するビームスプリッタと、
独立して制御可能な多数のマイクロミラーを２次元的に配列し、前記記録用光ビームが入射されるミラーディバイスであって、記録すべき情報に応じて前記マイクロミラーをオン状態の向き或いはオフ状態の向きに前記記録用光ビームを構成する光線を反射し、これら反射光線により空間変調された情報光ビームを生成するミラーディバイスと、
このミラーディバイスからの前記情報光ビームの視野角を制限する視野角制限光学素子であって、前記オン状態のマイクロミラーからの前記光線を通過させ、前記オフ状態のマイクロミラーからの前記光線を阻止する視野角制限光学素子と、
前記参照用光ビーム及び前記情報光ビームを光情報記録媒体に向けて集光し、前記参照用光ビームと前記情報光ビームとを干渉させて前記光情報記録媒体に干渉パターンを記録する第２の光学系と、
を具備する光情報記録装置が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、この発明の実施の形態に係る光情報記録装置を説明する。
【００１２】
この発明の一実施の形態に係るホログラム型光情報記録装置及びこの装置を用いた情報の記録再生方法について詳細に説明する。
【００１３】
図４は、この発明の実施の形態に係る同軸干渉法を用いたホログラム型光情報記録装置の概略図を示している。この図４を参照してこのホログラム型光情報記録装置の構成について説明する。光源装置１４としては、光記録媒体１３の内部で干渉が可能な光ビームを生成するものであればどのようなものであっても良く、可干渉性などから直線偏光されているレーザが望ましい。レーザとしては具体的には半導体レーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、アルゴンレーザ、ＹＡＧレーザなどが挙げられる。
【００１４】
図４に示したホログラム型光情報記録装置は、コヒーレントな直線偏光のレーザ光ビームを出射する光源装置１４を備えている。レーザ光ビームは、ビームエキスパンダ１５に導かれ、光源装置１４からの出射光線が拡張され、平行光束に変換されてこのビームエキスパンダ１５から出射される。拡張された光ビームは、旋光用光学素子１６に導かれ、ビームエキスパンダ１５の出射光線は、光学素子１６によって旋光されてＳ偏光成分及びＰ偏光成分を含む光ビームが生成される。旋光用光学素子１６には、例えば１／２波長板、１／４波長板などが用いられる。旋光用光学素子１６を透過した光ビームのうちＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ１７によって反射され情報光ビームとなり、Ｐ偏光成分は偏光ビームスプリッタ１７を透過して参照光ビームとなる。偏光ビームスプリッタ１７によって反射された情報光ビームは、旋光用光学素子１９によって偏光方向が９０度回転してＰ偏光となり、デジタルマイクロミラーデバイス１０に入射される。旋光用光学素子１９には、例えば１／２波長板が用いられる。デジタルマイクロミラーデバイス１０は、格子状に２次元に配置された多数のマイクロミラーを有し、画素毎に反射光線の方向を選択することにより、情報光ビームを空間的に変調することができる。記録モードにおいては、デジタルマイクロミラーデバイス１０から光線がマイクロミラー毎に反射されることによって空間的に変調され、この情報光ビームは、視野角制限光学素子２０により光ノイズである反射光線成分、回折光成分及び散乱光成分が減少させられた後、記録モードにおいて開成されている電磁シャッター２１を通過してビームカプラ１１に入射される。ビームカプラ１１に入射した情報光ビームの一部は、ビームカプラ１１で反射され、対物レンズ１２によって光情報記録媒体１３に集光、照射され、光情報記録媒体１３の反射層表面でそのビーム径が最小になるように収束される。
【００１５】
一方、偏光ビームスプリッタ１７を透過した参照光ビームは、ビームスプリッタ１８に入射される。ビームスプリッタ１８に入射した参照光ビームの一部は、ビームスプリッタ１８で反射されてビームカプラ１１に入射される。ビームカプラ１１に入射した参照光ビームの一部はビームカプラ１１を透過し、対物レンズ１２によって光情報記録媒体１３に集光、照射され、光情報記録媒体１３の反射層表面でそのビーム径が最小になるように収束される。
【００１６】
図６は、本実施形態において使用する光情報記録媒体１３の一形態の概略図を示している。本実施の形態における光情報記録媒体１３は、ガラス、ポリカーボネート等によって形成された円盤状の透明基板２６と、透明基板２６の光入射側には、記録層２５、保護層２４を備えており、透明基板２６の光入射側とは反対側には反射層２７を備えている。尚、保護層２４は媒体の使用環境によっては設けられなくとも良い。記録層２５は、電磁波を照射したとき、その強度に応じて吸光係数、屈折率などの光学特性が変化する材料により形成されている。ホログラム記録材料としては有機材料であっても無機材料であっても良い。有機材料であれば、例えばフォトポリマー、フォトリフラクティブポリマー、フォトクロミック色素分散ポリマーなどが挙げられ、無機材料であれば、例えばニオブ酸リチウム、チタン酸バリウムなどが挙げられる。反射層２６は例えばアルミニウムによって形成されている。
【００１７】
対物レンズ１２によって光情報記録媒体１３に照射された情報光ビームと参照光ビームは、図６に示すように反射層表面で反射され、変調領域２８に反射型ホログラムを形成する。
【００１８】
次に、上記の装置において、記録された情報の再生する方法について説明する。再生モードにおいては、電磁シャッター２１が閉じられて情報光ビームが遮断され、参照光ビームのみが光情報記録媒体１３の変調領域２８に照射される。参照光ビームは光記録媒体１３を透過する際、変調領域２８に形成された反射型ホログラムにより回折し、回折光の一部はビームカプラ１１、ビームスプリッタ１８を透過して、結像レンズ２２により２次元光検出器２３上に結像され、再生される。
【００１９】
図４に示す光学系では、デジタルマイクロミラーデバイス１０とビームカプラ１１とが十分に近接されていても、両者間に視野角制限光学素子２０が設けられていることから、オン光線のみがビームカプラ１１に向けられ、オフ光線がビームカプラ１１に向けられることが阻止され、オフ光線がノイズとして光情報記録媒体１３に照射されることが防止される。即ち、図５に示されるように多数の微小なミラー１が２次元的に配置され、それぞれのマイクロミラーが独立して電気機械的に制御されるデジタルマイクロミラーデバイス１０において、オン光線は、オン状態に維持されているマイクロミラーで反射されて視野角制限光学素子２０の視野角内で入射され、これを通過してビームカプラ１１に向けられる。これに対して、オフ光線は、オフ状態に維持されているマイクロミラーで反射されて視野角制限光学素子２０の視野角外の範囲から入射され、この視野角制限光学素子２０によってその進行が阻止され、ビームカプラ１１に向けられることが防止される。この視野角制限光学素子２０は、デジタルマイクロミラーデバイス１０を含む光学素子からの他の反射光線成分、回折光成分、或いは、散乱光成分の通過を阻止し、これらノイズとなる光線が光情報記録媒体１３に照射されることを阻止し、結果として、光情報記録媒体１３上で光ノイズを減少させることができる。
【００２０】
尚、視野角制限光学素子２０は、デジタルマイクロミラーデバイス１０の光線の射出側に設けられているが、射出側のみでなく、入射面側にも設けられても良い。視野角制限光学素子２０がデジタルマイクロミラーデバイス１０の入射面側に設けられる場合には、入射方向が揃った光線のみがデジタルマイクロミラーデバイス１０に入射され、迷光線がデジタルマイクロミラーデバイス１０に入射されることが阻止される。従って、オフ状態のマイクロミラーで迷光線が反射されて光情報記録媒体１３に照射されることを阻止することができる。また、視野角制限光学素子（図示せず）が再生モード時における再生光線の光路上、例えば、ビームスップリッタ１１及び１８間或いはビームスプリッタ１８及び２次元光検出器２３間に設けられ、再生光線に反射光線成分、回折光成分、或いは、散乱光成分が混入して２次元光検出器２３に導かれることを阻止するようにしても良い。
【００２１】
以下の具体的実施例を参照して本発明のホログラム型光情報記録再生装置を用いた情報の記録、信号雑音比の評価方法をさらに詳しく説明する。
【００２２】
（実施例）
＜光情報記録媒体の作製＞
この実施例において用いた光情報記録媒体は以下のようにして作製したものを用いた。
【００２３】
ポリスチレンと、フォトクロミック効果を示す下記化学式（１）記載の化合物を重量比で５０：５０になるようにトルエンに溶解させ、１時間攪拌をおこなった。次に、これを３ｃｍ角、厚み０．５ｍｍの石英ガラス基板上にキャストし、ヒーターを用いて基板側から９０℃で１時間加熱、その後１５０℃で３時間加熱することにより、トルエンを蒸発させフォトクロミックポリマーを得た。
【００２４】
上記石英ガラス基板上にフッソ樹脂からなる厚さ２５０μｍのスペーサーを載置して、別途用意した石英ガラス基板を前述石英ガラス基板に対向配置し、ヒーターの温度を１５０℃に保った状態で基板全体に一様に圧力を加え、上記フォトクロミックポリマーを一様に延伸することにより厚さ２５０μｍの記録層を形成した。なお、記録層は非晶質状態であることが望ましく、加熱後急冷することが望ましい。急冷の方法としては、例えば、透明基板ごと冷却した金属に接触させる、水に投入する、液体窒素に投入するなどの方法がある。
【００２５】
最後に、上記の光情報記録媒体の一方の基板側のみからアルミニウムをスパッタすることにより反射層を形成した。
【００２６】
【化１】

【００２７】
＜情報の記録＞
図６は、図４に示すホログラム型光情報記録再生装置で情報が記録されたこの実施例に係るホログラム型光情報記録媒体を示す概略図である。光記情報記録媒体１３は、上記「光記録媒体の作製」の手法で作製した。
【００２８】
記録装置の光源１４としてはネオジウムＹＡＧレーザの第２高調波（波長５３２ｎｍ）を用いた。光源１４から出射された光ビームは、ビームエキスバンダ１５によって拡大され、平行光束とされ、旋光光学素子１６として用いた１／２波長板によって旋光された後、偏光ビームスプリッタ１７に入射される。偏光ビームスプリッタ１７に入射した光ビームのうちＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ１７によって反射され情報光ビームとなり、Ｐ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ１７透過して参照光ビームとなる。尚、光情報記録媒体１３の表面で情報光ビームと参照光ビームの強度が等しくなるように、旋光光学素子１６として用いた１／２波長板によって旋光方向を調整した。光情報記録媒体１３表面での光強度は、情報光ビーム、参照光ビーム共に２０ｍＷであった。偏光ビームスプリッタ１７によって反射された情報光ビームは、旋光用光学素子１９として用いた１／２波長板よって偏光方向が９０度回転してＰ偏光となり、デジタルマイクロミラーデバイス１０に入射される。デジタルマイクロミラーデバイス１０には、図７に示すような２次元の画像が表示され、情報光ビームは、この画像に応じて空間的に変調される。デジタルマイクロミラーデバイス１０から反射されることによって空間的に変調された情報光ビームは、視野角制限光学素子２０として用いた住友３Ｍ社製ライトコントロールフィルムにより光ノイズである反射光線成分、回折光成分、散乱光成分を減少させられた後、電磁シャッター２１を透過し、ビームカプラ１１に入射する。ビームカプラ１１に入射した情報光ビームの一部は、ビームカプラ１１で反射され、対物レンズ１２によって光情報記録媒体１３に集光、照射され、光情報記録媒体１３の反射層表面でそのビーム径が最小になるように収束される。
【００２９】
一方、偏光ビームスプリッタ１７を透過した参照光ビームは、ビームスプリッタ１８に入射する。ビームスプリッタ１８に入射した参照光ビームの一部は、ビームスプリッタ１８で反射されビームカプラ１１に入射する。ビームカプラ１１に入射した参照光ビームの一部は、ビームカプラ１１を透過し、対物レンズ１２によって光情報記録媒体１３に集光、照射され、光情報記録媒体１３の反射層表面でそのビーム径が最小になるように収束される。
【００３０】
対物レンズ１２によって光情報記録媒体１３に照射された情報光ビームと参照光ビームは、図５に示すように反射層表面で反射され、変調領域２８に反射型ホログラムを形成する。
【００３１】
＜情報の再生＞
次に、上記ホログラム型光情報記録再生装置を用いて、光記録媒体１３の変調領域２８に記録された情報の再生を行った。上記装置を用いて記録された情報の再生する再生モードにあっては、電磁シャッター２１を閉じることにより情報光ビームが遮断され、参照光ビームのみが光情報記録媒体１３の変調領域２８に照射される。参照光ビームの強度は、旋光光学素子１６として用いた１／２波長板によって、光記録媒体１３の表面で１０ｍＷになるように調節した。参照光ビームは、光記録媒体１３を透過する際、変調領域２８に形成された反射型ホログラムにより回折し、回折光の一部は、ビームカプラ１１、ビームスプリッタ１８を透過して、結像レンズ２２により２次元光検出器２３として用いたＣＣＤアレイ上に結像され再生される。
【００３２】
＜記録、再生性能の評価＞
次に、上記ホログラム型光情報記録再生装置の記録再生性能を以下のような手法により評価した。
【００３３】
図７にデジタルマイクロミラーデバイス１０に表示した変調画像を示す。図７に示すように、４つの隣接するオン状態のマイクロミラーＭ１と４つの隣接するオフ状態のミラーＭ２を１ブロックとして市松模様に配置して変調画像とした。変調画像に用いた画素数は、縦の画素数２０画素、横の画素数２０画素で合計４００画素である。そのうち、オン状態の画素が２００画素であり、オフ状態の画素が２００画素である。上述した変調画像を用いて、上述した「情報の記録」の手法を用いて情報を記録し、上述した「情報の再生」の手法で得られた再生像における各ＣＣＤ画素の出力と画素数のヒストグラムを図９の曲線１として示す。
【００３４】
（比較例）
図８に（比較例）として用いたホログラム型光情報記録装置の概略図を示す。（実施例）の「情報の記録」で用いたホログラム型光情報記録装置より、視野角制限光学素子２０として用いた住友３Ｍ社製ライトコントロールフィルムを取り外したものを、比較例としてのホログラム型光情報記録装置として用いた。
【００３５】
上記の比較用ホログラム型光情報記録装置を用いて（実施例）「情報の記録」と同様に、（実施例）「光情報記録媒体の作製」で作製した光情報記録媒体１３に対して情報の記録を行った。なお、（実施例）と同様に光情報記録媒体１３の表面で情報光ビームと参照光ビームの強度が等しくなるように、旋光光学素子１６として用いた１／２波長板によって旋光方向を調整した。また、光情報記録媒体１３の内部に形成される変調領域２８は、上述した実施例１とは異なる領域に形成されるようにした。次に実施例の「情報の再生」と同様に情報を再生し再生像を得た。図９の曲線２に比較例としての再生像から得られた各ＣＣＤ画素の出力と画素数のヒストグラムを示す。
【００３６】
図９の曲線１と曲線２を比較すると、本発明により提供されたホログラム型光情報記録装置は、特に信号対雑音比に優れていることが分かる。そのため、ホログラム１ページあたりの情報量を増加させることができ、更には、光記録再生装置としての光学系を小型化できる。
【００３７】
上述した実施の形態においては、反射型ホログラム（反射型ホログラフィー）について説明されているが、これに限ることはなく、この発明に係るホログラフィー（ホログラム）は、透過型ホログラフィー（透過型ホログラム）であっても良いことは明らかである。また、上述した実施の形態においては、同軸干渉法が採用されているが、この発明に係るホログラム型光情報記録装置における情報光ビームと参照光ビームの干渉方法は、二光束干渉法であっても良いことは明らかである。
【００３８】
本発明に係るホログラム型光情報記録装置における空間光変調方法は、情報光ビームの光束の断面を２次元的に変調可能な手法であればどのような手法であって良く、空間光変調の手法としては例えば、液晶変調、マイクロミラー変調、光磁気変調、などが挙げられる。
【００３９】
本発明に係るホログラム型光情報記録装置に用いる光情報記録媒体は、電磁波を照射すると、その強度に応じて吸光係数、屈折率などの光学特性が変化するものであれば良く、有機材料であっても無機材料であっても良い。有機材料であれば、フォトポリマー、フォトリフラクティブポリマー、フォトクロミック色素分散ポリマーなどが挙げられ、無機材料であれば、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウムなどが挙げられる。上述した実施の形態では、光情報記録媒体の典型的な形状は円盤状、カード状、ブロック状などであるが、形状はこれらに限られないものであることは明らかである。
【００４０】
本発明に係るホログラム型光情報記録装置は、空間光変調器と光情報記録媒体を結ぶ情報光ビームの光路上に視野角を制限する機能を有する光学素子を備えることを特徴とする。
【００４１】
本発明に係るホログラム型光情報記録装置は、光検出器と光情報記録媒体を結ぶ再生光の光路上に視野角を制限する機能を有する光学素子を備えることを特徴とする。
【００４２】
この発明に係るホログラム型光情報記録装置に用いる視野角制限素子は、視野角を制限する機能を有するものであればどのようなものであっても良いが、許容された視野角から入射する記録光線に対しては光吸収を持たないものが望ましい。視野角制限素子としては、例えば、住友３Ｍ社製のライトコントロールフィルム（登録商標）、或いは、浜松ホトニクス社製のファイバーオプティックプレート（ＦＯＰ）（登録商標）、回折光学素子などが挙げられる。
【００４３】
次に、この発明の他の実施形態に係る透過型二光束干渉法を用いたのホログラム型光情報記録装置について図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は、この発明の他の実施形態に係る透過型二光束干渉法を用いたのホログラム型光情報記録装置の概略図を示している。図１０及び図１１においては、図４に示したと同一の符号で示した箇所及び光学素子は同様の部分及び素子を示すものとしてその説明を省略する。
【００４４】
図１０に示すホログラム型光情報記録装置においては、光源装置１４からの直線偏光されているレーザ光ビームは、旋光用光学素子１６に入射され、Ｓ偏光成分及びＰ偏光成分を含む光ビームに変換される。旋光用光学素子１６を透過した光ビームに含まれるＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ１７によって反射されて情報光線として旋光用光学素子９に向けられ、また、Ｐ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ１７を透過して参照光線として反射ミラー１８に向けられる。偏光ビームスプリッタ１７から反射された情報光線は、旋光用光学素子９によって偏光方向が９０度回転されてＰ偏光となり、ビームエキスパンダ１５によって平行光束に変換される。この平行光束は、デジタルマイクロミラーデバイス１０に入射され、デジタルマイクロミラーデバイス１０において、この平行光束の情報光線が空間的に変調されて視野角制限光学素子２０に反射される。従って、光ノイズである反射光成分、回折光成分、散乱光成分が減少させられた後、電磁シャッター２１を通過して対物レンズ１２によって光情報記録媒体１３に照射される。
【００４５】
一方、偏光ビームスプリッタ１７を透過した参照光ビームは、ミラー１８及びミラー１９を介して光情報記録媒体１３に照射される。
【００４６】
図１１には、本実施形態において使用する光情報記録媒体１３の一形態が示されている。この実施形態における光情報記録媒体１３は、ガラス、ポリカーボネート等によって形成された円盤状の透明基板２６と、透明基板２６の光入射側には、記録層２５、保護層２４を備えている。尚、保護層２４は媒体の使用環境によっては設けなくともよい。記録層２５は、電磁波を照射したとき、その強度に応じて吸光係数、屈折率などの光学特性が変化する材料により形成されている。ホログラム記録材料としては有機材料であっても無機材料であっても構わない。有機材料であれば、例えばフォトポリマー、フォトリフラクティブポリマー、フォトクロミック色素分散ポリマーなどが挙げられ、無機材料であれば、例えばニオブ酸リチウム、チタン酸バリウムなどが挙げられる。
【００４７】
対物レンズ１２によって光情報記録媒体１３に照射された情報光線とミラー１８、ミラー１９によって光情報記録媒体１３に照射された参照光線は、図１１に示すように記録層２５の内部の変調領域２７に透過型ホログラムを形成する。
【００４８】
次に、図１０に示すホログラム型光情報記録装置を用いて記録された情報の再生する方法について説明する。電磁シャッター２１を閉じることにより情報光線が遮断され、参照光線のみが光情報記録媒体１３の変調領域２７に照射される。参照光線は、光記録媒体１３を透過する際、変調領域２７に形成された透過型ホログラムにより回折され、その回折光線は、結像レンズ２２により２次元光検出器２３上に結像され、その回折光線に含まれる情報が再生される。
【００４９】
このような透過型二光束干渉光学系にあっても、デジタルマイクロミラーデバイス１０の光射出面側に視野角制限光学素子２０が配置されることで、光学系のコンパクト化を図ることができ、また、光ノイズが光記録媒体１３に照射されることを防止することができる。
【００５０】
尚、視野角制限光学素子２０は、デジタルマイクロミラーデバイス１０の光線の射出側に設けられているが、射出側のみでなく、既に説明したように入射面側にも設けられても良い。
【００５１】
更に、図１２及び図１３を参照してこの発明に係る更に他の実施形態として反射型同軸干渉法を用いたホログラム型光情報記録装置について説明する。
【００５２】
一般に、反射型同軸干渉ホログラムは、ホログラムが記録された領域に再生光線を照射した場合、再生光線の透過成分と回折成分が同軸で光検出器に入射することから、ＳＮ比が悪く再生が困難であるという問題が指摘されている。このような問題点を解決する新しい記録方式として特許文献１に記述される偏光同軸干渉方式がある。このような反射型偏光同軸のホログラム型光情報記録装置あっても本発明を適用することができる。尚、図１２及び図１３においては、図４に示したと同一の符号で示した箇所及び光学素子は同様の部分及び素子を示すものとしてその説明を省略する。
【００５３】
図１２に示す反射型偏光同軸のホログラム型光情報記録装置においては、光源装置１４からの直線偏光されているレーザ光ビームは、旋光用光学素子１６に入射され、Ｓ偏光成分及びＰ偏光成分を含む光ビームに変換される。旋光用光学素子１６を透過した光ビームに含まれるＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ１７によって反射されて情報光線として旋光用光学素子９に向けられ、また、Ｐ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ１７を透過して参照光線としてビームスプリッタ１８に向けられる。旋光用光学素子１６には、既に説明したと同様に、例えば、１／２波長板、１／４波長板などが用いられる。
【００５４】
偏光ビームスプリッタ１７によって反射された情報光線は、デジタルマイクロミラーデバイス１０に入射される。情報光線は、デジタルマイクロミラーデバイス１０に反射されることによって空間的に変調され、視野角制限光学素子２０により光ノイズである反射光成分、回折光成分、散乱光成分が減少させられて電磁シャッター２１を介して偏光ビームスプリッタ１１に入射される。偏光ビームスプリッタ１１に入射した情報光線は、偏光ビームスプリッタ１１で反射され、２分割旋光用光学素子１９によって、光束の半分は、＋４５°、残りの半分は、−４５°偏光方向が回転される。これらの光束は、対物レンズ１２によって光情報記録媒体１３に集光されて照射され、光情報記録媒体１３の反射層２７の表面でそのビーム径が最小となる。
【００５５】
一方、偏光ビームスプリッタ１７を透過した参照光線は、ビームスプリッタ１８に入射され、ビームスプリッタ１８で反射されて偏光ビームスプリッタ１１に入射される。偏光ビームスプリッタ１１に入射した参照光線は、偏光ビームスプリッタ１１を透過して、同様に２分割旋光用光学素子１９によって光束の半分は＋４５°、残りの半分は、−４５°偏光方向が回転され、対物レンズ１２によって光情報記録媒体１３に集光されて照射される。従って、光情報記録媒体１３の反射層２７の表面でそのビーム径が最小になるように収束される。
【００５６】
光情報記録媒体１３は、図６に示すようにガラス、ポリカーボネート等によって形成された円盤状の透明基板２６と、透明基板２６の光入射側には記録層２５、保護層２４を備えており、透明基板２６の光入射側とは反対側には反射層２７を備えている。尚、保護層２４は媒体の使用環境によっては設けなくともよい。記録層２５は、電磁波を照射したとき、その強度に応じて吸光係数、屈折率などの光学特性が変化する材料により形成されている。ホログラム記録材料としては有機材料であっても無機材料であっても構わない。有機材料であれば、例えばフォトポリマー、フォトリフラクティブポリマー、フォトクロミック色素分散ポリマーなどが挙げられ、無機材料であれば、例えばニオブ酸リチウム、チタン酸バリウムなどが挙げられる。反射層２６は例えばアルミニウムによって形成されている。
【００５７】
対物レンズ１２によって光情報記録媒体１３に照射された情報光と参照光線は、図５に示すように反射層表面で反射され、変調領域２８に反射型ホログラムを形成する。
【００５８】
次に、上記装置における情報の再生する方法について説明する。即ち、再生モードでは、電磁シャッター２１を閉じることにより情報光線が遮断され、参照光のみが光情報記録媒体１３の変調領域２８に照射される。参照光線は、光記録媒体１３を透過する際、変調領域２８に形成された反射型ホログラムにより回折され、回折光線の一部は、偏光ビームスプリッタ１１、ビームスプリッタ１８を透過して、結像レンズ２２により２次元光検出器２３上に結像され再生される。
【００５９】
更に、この発明の他の実施形態に係る液晶空間光変調器を用いた反射型同軸干渉法に係るホログラム型光情報記録装置について図１４を参照して説明する。図１４は、この発明の他の実施形態に係る液晶空間光変調器を用いた反射型同軸干渉法に係るホログラム型光情報記録装置の概略図を示している。図１４においては、図４及び図１２に示したと同一の符号で示した箇所及び光学素子は同様の部分及び素子を示すものとしてその説明を省略する。
【００６０】
図１４に示す光学系では、光源装置１４から光ビームは、ビームエキスパンダ１５に入射され、このビームエキスパンダ１５によってその出射光線が拡張され、平行光束として旋光用光学素子１６に向けて出射される。出射光線は、旋光用光学素子１６によって旋光されてＳ偏光成分とＰ偏光成分を含む光線に変換される。旋光用光学素子１６を透過した光線のうちＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ１７によって反射されて情報光線として透過型空間光変調器９に向けられ、Ｐ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ１７を透過して参照光線としてビームスプリッタ１８に向けられる。
【００６１】
偏光ビームスプリッタ１７によって反射された情報光線は、透過型空間光変調器９に入射される。透過型空間光変調器９は、格子状に２次元に配置された多数の画素を有し、画素毎に透過光の偏光方向をＰ偏光若しくはＳ偏光にすることができ、情報光に２次元イメージとして情報を付与することができる。透過型空間光変調器９には、例えば、液晶空間光変調器がある。透過型空間光変調器９から出射した情報光線は、偏光ビームスプリッタ１０に入射される。情報光線は、透過型空間光変調器９で付与された偏光変調イメージに応じて偏光ビームスプリッタ１０によって反射され、２次元的に強度変調された情報光線となる。偏光ビームスプリッタ１０によって反射された情報光線は、視野角制限光学素子２０により光ノイズである回折光成分、散乱光成分が減少させられ、電磁シャッター２１を介して偏光ビームスプリッタ１１に入射される。偏光ビームスプリッタ１１に入射した情報光線は、偏光ビームスプリッタ１１で反射され、２分割旋光用光学素子１９によって光束の半分は、＋４５°、残りの半分は、−４５°偏光方向が回転され、対物レンズ１２によって光情報記録媒体１３に集光照射される。従って、光情報記録媒体１３の反射層２７の表面にそのビーム径が最小になるように収束される。
【００６２】
一方、偏光ビームスプリッタ１７を透過した参照光線は、ビームスプリッタ１８に入射される。ビームスプリッタ１８に入射した参照光線の一部は、ビームスプリッタ１８で反射されて偏光ビームスプリッタ１１に入射される。偏光ビームスプリッタ１１に入射した参照光線は、偏光ビームスプリッタ１１を透過して、同様に２分割旋光用光学素子１９によって光束の半分は、＋４５°、残りの半分は−４５°偏光方向が回転され、対物レンズ１２によって光情報記録媒体１３に集光照射される。従って、光情報記録媒体１３の反射層２７の表面でそのビーム径が最小になるように収束される。
【００６３】
光情報記録媒体１３は、図１３に示すと同様な構造を有していることから、その説明を省略する。この光情報記録媒体１３上には、対物レンズ１２によって照射された情報光線及び参照光線が向けられ、図１３に示すように反射層表面で反射され、変調領域２８に反射型ホログラムが形成される。
【００６４】
再生モード時には、電磁シャッター２１を閉じることにより情報光線が遮断され、参照光線のみが光情報記録媒体１３の変調領域２８に照射される。参照光線は、光記録媒体１３を透過する際、変調領域２８に形成された反射型ホログラムにより回折され、回折光線の一部は、偏光ビームスプリッタ１１、ビームスプリッタ１８を透過して、結像レンズ２２により２次元光検出器２３上に結像されて再生される。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ホログラフィー、特にボリュームホログラフィーを用いたホログラム型光情報記録再生装置において、特に信号雑音比（ＳＮ比）に優れ、情報の高容量化、光学系の小型化に適したホログラム型光情報記録再生装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一般的なデジタルマイクロミラーデバイスを概略的に示す斜視図である。
【図２】 （ａ）及び（ｂ）は、図１に示したデジタルマイクロミラーデバイス動作を概略的に示す模式図である。
【図３】 図１に示したデジタルマイクロミラーデバイスを用いた同軸干渉光学系を概略的に示す図である。
【図４】 この発明の一実施例に係るホログラム型光情報記録装置の概略図である。
【図５】 図４に示す視野角制限光学素子の機能を説明する為の光学系の説明図である。
【図６】 本発明の一実施形態において使用する光記録媒体の一形態と記録光の状態を示す概略図である。
【図７】 本実施例において情報光ビームの変調に用いた変調画像の概略図である。
【図８】 本比較例において用いたホログラム型光情報記録装置の概略図である。
【図９】 本実施例及び本比較例より得られた再生像のＳＮ比を示すヒストグラムである。
【図１０】 本発明の他の実施例に係るホログラム型光情報記録装置の概略図である。
【図１１】 本発明の一実施形態において使用する光記録媒体の一形態と記録光の状態を示す概略図である。
【図１２】 本発明の更に他の実施例に係るホログラム型光情報記録装置の概略図である。
【図１３】 本発明の一実施形態において使用する光記録媒体の一形態と記録光の状態を示す概略図である。
【図１４】 本発明のまた更に他の実施例に係るホログラム型光情報記録装置の概略図である。
【符号の説明】
９・・・透過型空間光変調器、１０・・・偏光ビームスプリッタ、１１・・・偏光ビームスプリッタ、１２・・・対物レンズ、１３・・・光記録媒体、１４・・・光源装置、１５・・・ビームエキスパンダ、１６・・・旋光用光学素子、１７・・・偏光ビームスプリッタ、１８・・・ビームスプリッタ、１９・・・２分割旋光用光学素子、２０・・・視野角制限光学素子、２１・・・電磁シャッター、２２・・・結像用レンズ、２３・・・２次元光検出器、２４・・・保護層、２５・・・記録層、２６・・・基板、２７・・・反射層、２８・・・変調領域

Claims (9)

1. ホログラフィーを利用して情報を記録または再生するホログラム型光情報記録装置であって、
   独立して制御可能な多数のマイクロミラーを２次元的に配列し、光線が入射されるように配置されたミラーディバイスを含み、記録すべき情報に応じて前記マイクロミラーをオン状態の向き或いはオフ状態の向きに前記光線を反射し、これら反射光線により情報を付与した情報光ビームを生成する情報光ビーム生成手段と、
   記録用参照光ビームを生成する記録用参照光ビーム生成手段と、
   情報光ビームと記録用参照光ビームを光情報記録媒体で干渉するように照射する記録光学系と、
   前記光情報記録媒体内に参照光ビームを照射することにより干渉パターンとして記録された情報を再生する再生光学系と、
   前記干渉パターンを検出する検出器と、
   前記ミラーディバイスからの前記情報光ビームの視野角を制限する視野角制限光学素子であって、前記オン状態のマイクロミラーからの前記光線を通過させ、前記オフ状態のマイクロミラーからの前記光線を阻止する視野角制限光学素子と、
   を具備することを特徴とする光情報記録装置。
2. 前記視野角制限光学素子は、前記情報光ビーム生成手段と前記光情報記録媒体との間の前記情報光ビームの光路上に配置されことを特徴とする請求項１の光情報記録装置。
3. 前記光検出器と前記光情報記録媒体との間の再生光ビームの光路上に視野角を制限する他の視野角制限光学素子を更に備えることを特徴とする請求項１の光情報記録装置。
4. 前記情報光ビーム生成手段は、前記ミラーディバイスに向けて前記光線を入射させる光源光学系を含み、この光源光学系は、前記光線の通過させ、迷光線の通過を阻止する他の視野角制限光学素子を更に備えることを特徴とする請求項１の光情報記録装置。
5. レーザビームを発生する光源と、
   このレーザビームを光線束にエキスパンドする第１の光学系と、
   この光線束を参照用光ビーム及び記録用光ビームに分離するビームスプリッタと、
   独立して制御可能な多数のマイクロミラーを２次元的に配列し、前記記録用光ビームが入射されるミラーディバイスであって、記録すべき情報に応じて前記マイクロミラーをオン状態の向き或いはオフ状態の向きに前記記録用光ビームを構成する光線を反射し、これら反射光線により空間変調された情報光ビームを生成するミラーディバイスと、
   このミラーディバイスからの前記情報光ビームの視野角を制限する視野角制限光学素子であって、前記オン状態のマイクロミラーからの前記光線を通過させ、前記オフ状態のマイクロミラーからの前記光線を阻止する視野角制限光学素子と、
   前記参照用光ビーム及び前記情報光ビームを光情報記録媒体に向けて集光し、前記参照用光ビームと前記情報光ビームとを干渉させて前記光情報記録媒体に干渉パターンを記録する第２の光学系と、
   を具備する光情報記録装置。
6. 前記情報光ビームの前記記録媒体への照射を阻止するシャッタと、
   前記光情報記録媒体内に参照光ビームを照射することにより干渉パターンとして記録された情報を再生する再生光学系と、
   前記干渉パターンを検出する検出器と、
   を更に具備することを特徴とする請求項５の光情報記録装置。
7. 前記視野角制限光学素子は、前記ミラーディバイスと前記光情報記録媒体との間の前記情報光ビームの光路上に配置されことを特徴とする請求項５の光情報記録装置。
8. 前記光検出器と前記光情報記録媒体との間の再生光ビームの光路上に視野角を制限する他の視野角制限光学素子を更に備えることを特徴とする請求項５の光情報記録装置。
9. 前記ミラーディバイスに向けて前記光線束を通過させ、迷光線の通過を阻止する他の視野角制限光学素子を更に備えることを特徴とする請求項５の光情報記録装置。

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