JP4678853B2

JP4678853B2 - 光情報記録再生装置

Info

Publication number: JP4678853B2
Application number: JP2005344379A
Authority: JP
Inventors: 清文坂口; 武史市川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-11-29
Filing date: 2005-11-29
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2025-11-29
Also published as: US20070147215A1; US7639587B2; US7924680B2; US20100061215A1; JP2007149265A

Description

本発明は、光の干渉縞を記録媒体に記録することにより高密度・大容量の情報の記録が可能な、ホログラムを用いる光情報記録再生装置に関する。

今日、世の中はマルチメディア時代に入り、記録媒体に対して記録を行う記録装置や記録媒体に対して記録及び再生を行う記録再生装置の必要性は重要度を増しており、その記録密度も年々上昇している。光情報記録媒体においても、ＣＤ（コンパクトディスク）から、ＤＶＤ(Digital versatile disc)、そしてＢｌｕｅＲａｙ（ブルー・レイ）ディスクといった進歩が見られる。光情報記録媒体における進歩に対応して、ディスクを用いた光情報記録装置及び光情報記録再生装置においても使用する光の波長の短波長化により記録密度を上昇させてきている。近年では、ホログラフィックメモリという新しい記録方式が提案されている。ホログラフィックメモリは、記録すべき情報に応じたホログラムを記録媒体中に形成することにより、情報の記録を行うものである。ホログラムを使用することの特徴から、多重記録が可能であって、隣接するホログラムが相互に重なり合う部分を有していてもこれらのホログラムから独立して情報を再生できる。したがって、ホログラフィックメモリでは、従来の光情報記録媒体では得られないような高記録密度を達成することができる。

ホログラフィックメモリについては、例えば非特許文献１において解説がなされている。図２５は、ホログラフィックメモリによる従来の記録再生装置であって、コリニア方式と呼ばれる同軸タイプのホログラフィックメモリシステム（光情報記録再生装置）の光学系を説明している。

この光情報記録再生装置は、例えばディスク状であるホログラム記録媒体２１６に対して情報の記録及び再生を行うものである。具体的には、情報によって変調された信号光と情報によっては変調されていない参照光とを同時に記録媒体２１６に照射して干渉させることによって、記録媒体２１６内に体積ホログラムを形成し、情報を記録する。また、弱い参照光を記録媒体２１６に照射することによって、体積ホログラムの再生像を取得し、情報を再生する。なお、体積ホログラムとは、記録媒体の体積ホログラムとは、記録媒体の厚み方向も積極的に利用し、３次元的に干渉縞を書き込む方式であり、厚みを増やす事で、回折効率を高め、多重記録を用いて記録容量を増大する方式である。デジタル体積ホログラムとは、体積ホログラムと同様の記録方式を用いつつも、記録する画像情報は２値化したデジタルパターンに限定したホログラム記録方式である。

図示された光学系は、情報の記録及び再生に用いるレーザ光を発生する第１の光源２０１と、信号光を変調するための空間光変調素子（spacial light modulator；以下、ＳＬＭと略記する）２０４と、再生光を検出するための２次元の受光素子２１９を備えている。

［記録］
まず、上記光学系を用いて、ディスク状の記録媒体２１６に対して記録を行う場合について説明する。

緑色レーザ等からなる第１の光源２０１から出射された光束は、コリメータ２０２によって平行光束とされ、ミラー２０３を経由し、空間光変調素子２０４を照明する。図２５に示したものでは、ＳＬＭ２０４として、ＤＭＤ(Deformable Mirror Device)が使用されている。このようなＳＬＭ２０４は、２次元に配置された多数の光変調素子（画素）を有し、各画素ごとに「０」、「１」を表わすことができるようになっている。ＳＬＭ２０４において、「１」の情報を表わす画素で反射された光は、記録媒体２１６の方向へ反射され、「０」の情報を表わす画素で反射された光は記録媒体２１６の方向へ反射されない。コリニア方式のホログラフィックメモリシステムで用いられるＳＬＭ２０４では、その中央部分が、情報光２０６を変調する部分とされており、それを環状に取り巻く部分は、参照光２０５を変調する部分となっている。

ＳＬＭ２０４において「１」の情報を表わす画素で反射された情報光２０６及び参照光２０５は、いずれも、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと略記する）２０７をＰ偏光で透過する。そして、第１のリレーレンズ２０８、ミラー２０９、第２のリレーレンズ２１０、ダイクロイックビームスプリッタ（以下、ＤＢＳと略記する）２１１を経由して記録媒体２１６に向けられる。ＤＢＳ２１１の通過後、１／４波長板（以下、ＱＷＰと略記する）２１２を透過して円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された参照光２０５と情報光２０６は、ミラー２１３で反射されて、焦点距離Ｆの対物レンズ２１４に入射する。ＳＬＭ２０４上に表示されたパターンは、第１及び第２のリレーレンズ２０８、２１０により、対物レンズ２１４からＦだけ手前に中間像を形成する。これにより、ＳＬＭ２０４上のパターン像（図示せず）、対物レンズ２１４、記録媒体２１６がいずれもＦの距離だけ離れて配置される、４Ｆ光学系が構成される。

ディスク状の記録媒体（ホログラムディスク）２１６は、スピンドルモータ２１５上に回転可能に保持されている。対物レンズ２１４によって、参照光２０５と情報光２０６は記録媒体２１６に集光され、干渉して干渉縞を形成する。記録媒体２１６中の高分子材料には、この記録時の干渉縞パターンが屈折率分布として記録され、その結果、デジタル体積ホログラムが形成される。ＳＬＭ２０４により、記録すべき情報に応じて情報光２０６を変調すれば、記録媒体２１６に、その情報に応じたデジタル体積ホログラムが形成される。特に、ＳＬＭ２０４の情報光領域において、記録すべき情報に応じて画素ごとに変調を行えば、記録媒体２１６に、そのような画素数に応じた情報量を有するデジタル体積ホログラムが形成されることとなる。なお、記録媒体２１６中には、反射膜が設けられている。

光情報記録再生装置には、ホログラム化された光情報の記録再生を行う第１の光源２０１以外に、記録媒体２１６に対する感光性のない赤色レーザ等からなる第２の光源２２０が設けられている。この第２の光源２２０を用いて、記録媒体２１６の反射膜を基準面として、記録媒体２１６の変位を高精度に検出することが可能である。これより、記録媒体２１６に面ブレや偏心が発生しても、光サーボ技術を用いてダイナミックに記録スポットを記録媒体面に追従させることが可能となり、高精度に干渉縞パターンを記録することができる。以下、このようなトラッキングについて、簡単に説明する。

赤色レーザ等からなる第２の光源２２０から出射された直線偏光光束は、ビームスプリッタ（以下、ＢＳと略記する）２２１を透過し、レンズ２２２で平行光束とされ、ミラー２２３とＤＢＳ２１１で反射されて、記録媒体２１６に向けられる。ＱＷＰ２１２を透過し、円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された光束は、ミラー２１３で反射されて対物レンズ２１４に入射して、記録媒体２１６の反射膜に微小な光スポットとして集光される。反射された光束は逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ２１４に再入射して平行光束とされ、ミラー２１３で反射されてＱＷＰ２１２を透過して、往路での偏光とは垂直な直線偏光光束に変換される。ＤＢＳ２１１で反射された光束は、往路と同様にミラー２２３、レンズ２２２を経由し、ＢＳ２２１で反射されて、光検出器２２４に導かれる。光検出器２２４は、複数の受光面を有していて、反射面の位置情報を検知する、この検知結果に基づいて対物レンズ２１４のフォーカスとトラッキングを行うことができる。このようなフォーカス及びトラッキングは、ＣＤやＤＶＤなどを用いる従来からよく知られた光情報記録再生装置において行われるものと同様のものである。

［再生］
次に、上記光学系を用いて、記録媒体２１６に記録されている情報の再生を行う場合について説明する。第１の光源２０１から出射された光束は、記録時と同様にＳＬＭ２０４を照明する。再生時は、ＳＬＭ２０４の参照光２０５を変調する部分のみが「１」の情報を表示し、情報光２０６を変調する部分はすべて「０」の情報を表示する。したがって、参照光２０５の部分の画素で反射された光だけが、記録媒体２１６の方向へ反射され、情報光２０６は記録媒体２１６の方向へ反射されない。

記録時と同様に参照光２０５は、円偏光（例えば、右回りの円偏光）となって記録媒体２１６に集光され、記録されている干渉縞（デジタル体積ホログラム）から情報光を再生する。記録媒体２１６中の反射膜で反射された情報光は、逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ２１４に再入射して平行光束とされ、ミラー２１３で反射されてＱＷＰ２１２を透過して、往路での偏光とは垂直な直線偏光光束（Ｓ偏光）に変換される。この時、対物レンズ２１４からＦの距離に再生されたＳＬＭ２０４の表示パターンの中間像が形成される。

ＤＢＳ２１１を透過した光束は、第２のリレーレンズ２１０、ミラー２０９、第１のリレーレンズ２０８を経由してＰＢＳ２０７に向けられる。ＰＢＳ２０７で反射された光束は、空間光変調素子ＳＬＭ２０４と共役の位置に、ＳＬＭ２０４の表示パターンの中間像として再結像される。この位置には開口２１７が予め置かれていて、情報光の周辺部にある不要な参照光が遮蔽される。そして、レンズ２１８により、再結像された中間像は、ＣＭＯＳセンサ等の受光素子２１９上に、情報光の部分のみのＳＬＭ２０４の表示パターンを形成する。これにより、不要な参照光２０５が受光素子２１９に入射しないので、Ｓ／Ｎ（信号対ノイズ比）の良い再生信号が得られる。

結局、この光情報記録再生装置では、記録すべき情報を２次元デジタルパターン情報に展開し、この２次元デジタルパターン情報によって情報光が変調される。この処理により、記録情報が２次元空間の光強度分布画像情報となった情報光が生成される。そして情報光と参照光とを干渉させることによって、その干渉縞が記録媒体に記録される。再生時には、参照光を照射する事で再生される光強度分布画像情報から２次元デジタルパターン情報を抽出し、デコードする。このデジタル処理により、Ｓ／Ｎ比の劣化による再生誤り率の低下を抑えることが可能となり、また、２値化データをコード化してエラー訂正を行うことで、極めて忠実に、記録情報を再現することが可能となる。

上述したコリニア方式のホログラフィックメモリシステムでは、情報光と参照光とが角度を持たない同軸上の光学配置を有するので、１つの対物レンズを用いて記録再生を行うことができる。そのため、情報光と参照光とを別々の光路から記録媒体に照射させる２軸２光束干渉方式と比較して、光学系が簡単になるという利点を有する。また、反射膜を有する記録媒体の構造により、ディスク状の記録媒体の片面側に光学系を配置することができる利点を有する。
堀米秀嘉ほか、「離陸間近のホログラフィック媒体２００６年に２００Ｇバイトを実現」、日経エレクトロニクス第８９１号、第１０５〜１１４頁、２００５年１月１７日

ところで、上述した従来の光情報記録再生装置では、２次元の空間光変調素子とレーザ光源から空間光変調素子に入射する光束との位置関係には、光源、レンズ、ビームスプリッタなどの部材の温度による形状変化などの要因により、ずれが生じることがある。また、この種の光情報記録再生装置では、レーザ光源を交換することが想定されるが、このような光源の交換の際の物理的な位置の再現性が不十分であることによっても、空間光変調素子と光束との位置関係にずれが生じ得る。このようなずれが起きると、参照光と情報光とによって記録媒体に干渉縞（体積ホログラム）を形成する際に、干渉縞の形成に必要な適正な光量が確保できなくなったり、本来形成されるべき干渉縞が一部欠損したりする。その結果、記録媒体に誤ったホログラムパターンが記録されることにもなり、また、記録媒体から情報を再生する際に、誤った再生光を検出してしまうことにもなる。誤った再生光の検出は、再生誤りの発生に直結する。

そこで本発明の目的は、空間光変調素子に入射する光束と空間光変調素子との位置関係にずれが生じるばあいであっても、そのずれを補正でき、あるいは補償できる光情報記録再生装置を提供することにある。

本発明の光情報記録再生装置は、情報光と参照光との干渉によって生じる干渉縞を記録媒体に形成することにより情報を記録媒体に記録するともに、干渉縞が形成された記録媒体に参照光を照射して情報の再生を行う光情報記録再生装置において、光源と、変調信号に応じて反射光の強度が変化する複数の変調素子を有し、光源から出射された光束の少なくとも一部を変調して情報光とするための空間光変調素子と、参照光と情報光を記録媒体の所定の深さで干渉させるための光学系と、光源から参照光を記録媒体の所定の深さに当てて、干渉縞から情報光を再生して再生された情報光を取り出す光学系と、２次元の受光素子と、取り出された情報光を受光素子へ導入する光学系と、空間光変調素子に入射する光束の照射される位置のずれを検出するずれ量検出素子と、ずれ量検出素子での検出された位置ずれ量に基づき、空間光変調素子における情報光を変調する領域の位置と光束との位置ずれとを補正する手段と、を有し、ずれ量検出素子として受光素子が用いられており、空間光変調素子と受光素子とが同一の基板に一体的に形成されており、基板において受光素子の複数の画素を覆う層間絶縁膜上に複数の変調素子が配置されることによって空間光変調素子は基板の受光素子が形成される表面に配置されていることを特徴とする。

また、本発明の光情報記録装置は、情報光と参照光との干渉によって生じる干渉縞を記録媒体に形成することにより情報を前記記録媒体に記録する光情報記録装置において、光源と、変調信号に応じて反射光の強度が変化する複数の変調素子を有し、光源から出射された光束の少なくとも一部を変調して情報光とするための空間光変調素子と、参照光と情報光を記録媒体の所定の深さで干渉させるための光学系と、空間光変調素子に入射する光束の照射される位置のずれを検出するずれ量検出素子と、ずれ量検出素子での検出された位置ずれ量に基づき、空間光変調素子における情報光を変調する領域と光束との位置ずれとを補正する手段と、を有し、ずれ量検出素子として２次元の受光素子が用いられており、空間光変調素子と受光素子とが同一の基板に一体的に形成されており、基板において受光素子の複数の画素を覆う層間絶縁膜上に複数の変調素子が配置されることによって空間光変調素子は基板の受光素子が形成される表面に配置されていることを特徴とする。

本発明の光情報記録再生装置において、補正する手段は、例えば、検出された位置ずれ量をフィードバックすることによって補正するものである。また、空間光変調素子としては、複数の画素を有して有効画素をそれぞれ参照光用画素及び情報光用画素として機能させることが可能な構成を有するものを用いることが好ましい。このような空間光変調素子を用いた場合には、空間光変調素子の有効画素の領域が、検出された位置ずれ量に基づいた位置に応じて、参照光用の領域と情報光用の領域とに分けられるようにすることにより、位置ずれの補正を行うことができる。

位置ずれの補正のための具体的な構成としては、有効画素領域内の各画素に対して信号を書き込むためのシフトレジスタを設けられている場合に、シフトレジスタにおけるスタート位置を補正することにより位置ずれが補正されるようにするものや、あるいは、空間光変調素子の位置を入射光束に対して物理的に移動させる手段を有するものなとが、挙げられる。

本発明においては、空間光変調素子と受光素子とが同一の基板上に一体的に形成された変調／受光素子を用いることが好ましい。このような変調／受光素子において、空間光変調素子と受光素子との位置関係としては、基板上に空間光変調素子と受光素子とを縦方向に配置するものと、横方向に配置するものとがある。縦方向に配置する場合には、空間光変調素子が光源側に配置されるように空間光変調素子と受光素子が積層され、空間光変調素子における画素ピッチと受光素子における画素ピッチとが一致して空間光変調素子における画素と受光素子における対応する画素とが光源から入射する光の軸に沿って配置され、空間光変調素子に入射した光の少なくとも一部が受光素子に向けて透過するようにする。これに対して横方向に配置する場合には、空間光変調素子と受光素子は、空間光変調素子における画素と受光素子における対応する画素とが、光源から入射する光の軸に沿って重ならないように、相互に隣接して配置するようにする。

本発明において、空間光変調素子としては、変調信号に応じて反射光の強度が変化する複数の変調素子を有するものを用いることが好ましい。そのような変調素子は、例えば、光源からの光を反射する反射電極と、反射電極より光源側に空間を介して配置され、光源からの光に対してある割合で透過させ残りは反射する機能を有する半透過膜とを有し、反射電極と半透過膜との間隔を制御することによって光源からの光の反射率が変化する素子である。あるいは変調素子は、反射型液晶素子である。

すなわち本発明は、空間光変調素子に照射される光束にあわせて、空間光変調素子での情報光・参照光として変調する領域の位置を移動させている。それにより、光源からの光束のずれによる記録誤り・再生誤りの発生が抑えられる。

本発明によれば、空間光変調素子に対して入射光の光軸がずれる、あるいは揺らいだ場合であっても、そのようなずれや揺らぎを検出する素子でずれ量を検出し、検出した位置ずれ量に応じて補正することができるため、常時、空間光変調素子における入射光と変調信号の表示エリアの相対位置関係を初期設定と同様に保持することができる。

本発明の光情報記録再生装置では、光束のずれ量を検出するために、典型的にはイメージセンサとして構成されるずれ量検出素子の分だけ、半導体チップで構成される素子が１つ増加するが、ホログラム再生用の受光素子をずれ量検出素子として用いることも可能であり、その場合は、従来のものに比べて半導体チップの数が増えることがない。特に、空間光変調素子と受光素子とを同一基板上において一体化させて設けることにより、そのような半導体チップの数を２個から１個へ半減させることができる。空間光変調素子とＣＭＯＳセンサなどの受光素子とは、それらを製造するための半導体プロセスの各工程が、ほとんど同じであるので、工程数の増加を伴うことなく、これらの素子の機能を一度に作りこむことが可能である。その結果、光束の位置ずれ補正という機能が追加されたにもかかわらず、光情報記録再生装置として、光学系をより簡単なものとすることが可能となって、設置面積を小さくすることができるようになる。また、記録媒体への書き込みと記録媒体からの読み出しとをほぼ同じ軸上で行うことができることから、書き込み用の光学系と読み出し用の光学系との間の位置ずれが本質的になくなり、両者間の光学系のずれの調整が不要になる。

次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
まず、本発明における位置ずれの補正の概念について、説明する。ホログラフィックメモリシステムにおいては、種々の要因によって、２次元の空間光変調素子（ＳＬＭ）に入射する光束と空間光変調素子との位置関係にずれが生じ得る。本発明は、このずれを補正し、あるいは補償しようとするものである。以下、図１〜図３を用いて、位置ずれの補正について説明する。

図１は、ＳＬＭへの入射光束とＳＬＭとの位置関係が設計通りである場合を示している。図１（ａ）に示すように、２次元のＳＬＭは正方形の有効画素領域を備え、この有効画素領域内にはマトリクス状に多数の画素が配置されている。入射光束は円形であって、その直径はＳＬＭの有効画素領域よりも小さくなっている。位置関係が設計通りであれば、有効画素領域の中心に向かって入射光束があたることになる。「背景技術」の欄で述べたように、ＳＬＭには、情報光領域とそれを取り囲む参照光領域が設定されるが、これらの情報光領域及び参照光領域の配置の例が、図１（ｂ）において情報光用画素の領域及び参照光用画素の領域として示されている。ここでは、図示水平方向、垂直方向と示すように、座標を設定するものとする。図１（ｃ）は、位置関係が正確な場合における、入射光束と、情報光領域及び参照光領域の関係を示している。参照光領域の外周は円に沿っており、この円の直径は、入射光束の外周の円の直径よりもやや小さくなっている。位置関係が正確であれば、入射光束の外周の円と参照光領域の外周の円とは同心であって、入射光束の円に参照光束の円が完全に含まれることになる。

これに対し、図２は、入射光束とＳＬＭとの間に位置ずれが生じた場合を示している。図２（ａ）では、ＳＬＭの有効画素領域の中心に対して入射光束がずれてあたっているところを示している。この場合であっても、図２（ｂ）に示すように、情報光領域及び参照光領域は、図１（ｂ）の場合と同じく、ＳＬＭの有効画素領域の中心点を中心として配置している。その結果、図２（ｃ）に示すように、入射光束は情報光領域及び参照光領域に対して変位してあたることになり、特に、参照光領域の一部には、入射光束はあたらないようになる。この状態であると、記録媒体に対して入射すべき参照光の一部が欠落することになるので、記録時であれば本来のホログラム情報を記録できなくなり、また、再生時であれば、記録されている正常なホログラムを再生できなくなる。

そこで本実施形態では、入射光束における位置ずれを検出し、その位置ずれ量をフィードバックしてその位置ずれ量に基づいて補正を行うことにより、入射光束と、情報光領域及び参照光領域との位置ずれが起こらないようにしている。図３はこの補正を説明する図である。図３（ａ）は、図２（ａ）と同じく、空間光変調素子の有効画素領域の中心からずれて入射光束があたっていることを示している。そこで、本実施形態では、入射光束の位置ずれの方向と大きさとを検出した上で、検出した方向と大きさだけ、図３（ｂ）に示すように、空間光変調素子における情報光領域及び参照光領域の位置もずらすようにしている。その結果、図３（ｃ）に示すように、入射光束に対しては、情報光領域及び参照光領域が正常な位置関係にあるようになる。その結果、記録時にあっては正常な記録を行うことができるようになり、再生時においても正常な再生を行うことができるようになる。

本発明において、空間光変調素子としては、例えば、「背景技術」の欄で述べたＤＭＤや、後述する反射型光干渉変調素子、あるいは反射型液晶素子（ＬＣＯＤ；liquid crystal on silicon）を用いることができる。いずれの空間光変調素子を用いる場合であっても、情報光および参照光用の変調情報は、画素ごとに与えられるようになっている。空間光変調素子においては、有効画素領域の周辺に水平方向用及び垂直方向用のシフトレジストが配置されており、それらのシフトレジスタに対して、各画素を「１」、「０」のいずれの状態にするかの情報が、例えば、電圧の情報として書き込まれる。そして、これらのシフトレジスタに格納されたデータに基づいて各画素を駆動することによって、それぞれの画素が「１」、「０」にいずれかの状態となるようになっている。そこで、シフトレジスタからの読み出しのスタート位置を検出したずれ量に応じて変化させることにより、空間光変調素子における情報光領域及び参照光領域の位置を実効的にシフトさせることができ、入射光束のずれに応じた補正を行うことができるようになる。

空間光変調素子としてＤＭＤを用いる場合、「１」とされた画素では、ミラーが正規の反射方向を向き、「０」とされた画素ではミラーが正規の反射方向以外の方向を向き、正規の反射方向を向いた画素からの光だけが記録媒体に向けられる。反射型光干渉変調素子の場合であれば、「１」とされた画素では、干渉による反射率が高くなり、「０」とされた画素では低くなり、そのような反射型光干渉変調素子からの反射光が記録媒体に向けられる。反射型液晶素子の場合には、「１」とされた画素では、液晶のリターデーションの制御により偏光板・検光板のとの関係で白表示となり、「０」の画素では逆に黒表示となり、白表示の画素からの光が記録媒体に向けられることになる。

次に、第１の実施形態の光情報記録再生装置の光学系に関して説明する。本実施形態の光情報記録再生装置では、空間光変調素子と受光素子とを別個に設けてもよいし、空間光変調素子と受光素子とを同一の半導体基板上に一体化した変調／受光素子として設けてもよい。また、この光情報記録再生装置は、入射光束と空間光変調素子との位置関係のずれを検出するずれ量検出素子を有するが、変調／受光素子を用いる場合には、変調／受光素子と別個に設けてもよいし、変調／受光素子をずれ量検出素子としても機能させてもよい。空間光変調素子と受光素子とを別個に設ける場合には、ずれ量検出素子は、空間光変調素子や受光素子とは別個に設けられる。

図４〜図９は、第１の実施形態の光情報記録再生装置の光学系を説明するものである本実施形態の光情報記録再生装置は、例えばディスク状であるホログラム記録媒体１８６に対して、体積ホログラムの書き込みによって情報の記録を行い、体積ホログラムの再生像を取得することによって情報の再生を行うものである。図示された光学系は、情報の記録及び再生に用いるレーザ光を発生する第１の光源と、信号光を変調するための空間光変調素子（ＳＬＭ）と再生光を検出するための２次元の受光素子とを一体的に設けた変調／受光素子（ＳＬＭ／ＣＭＯＳ）と、変調／受光素子に入射する光束の変調／受光素子に対するずれ量を検出するずれ量検出素子と、を備えている。図４、図５は、記録時の光源から空間光変調素子（変調／受光素子）までの光学系を示しおり、図４では、変調／受光素子とは別個にずれ量検出素子が設けられた場合が示され、図５では、変調／受光素子がずれ量検出素子の機能も備える場合が示されている。図６は、記録時における空間光変調素子（変調／受光素子）から記録媒体（ホログラムディスク）までの光学系を示している。図７、図８は、再生時の光源から空間光変調素子（変調／受光素子）までの光学系を示しており、図７では、変調／受光素子とは別個にずれ量検出素子が設けられた場合が示され、図８では、変調／受光素子がずれ量検出素子の機能も備える場合が示されている。図９は、再生時のずれ補正以降の光学系の全体を示している。

まず、図４〜図６を用いて、ホログラムディスクである記録媒体１１８に記録を行う場合について説明する。図４において、緑色レーザ等からなる第１の光源１０１から出射された光束は、コリメータ１０２で平行光束とされ、マスク素子１０３に入射する。マスク素子１０３は、光束の中心部の情報光に相当する部分をマスクする働きを有する。マスク素子１０３としては、例えば液晶素子を用いることができる。光束の中心部を遮蔽するマスクを光路に挿入してもよい。情報の記録時には、このマスク素子１０３は機能せず、すべての光束を透過させている。マスク素子１０３を透過した光は、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと略記する）１０４に入射する。

ＰＢＳ１０４に入射した光束のうち、Ｐ偏光成分はそのまま通過するが、Ｓ偏光成分は反射し、図４に示したものでは、ずれ量検出素子１２４に入射する。ずれ量検出素子１２４は、２次元ＣＭＯＳセンサなどの受光素子からなっており、ずれ量検出素子１２４上での入射光束の位置を計測することによって、入射光束におけるずれ量を検出する。

Ｐ偏光でＰＢＳ１０４を透過した光束は、必要に応じて設けられた１／４波長板（以下、ＱＷＰと略記する）１０５を透過し、第１のリレーレンズ１０６及び第２のリレーレンズ１０７を経由し、空間光変調素子（ＳＬＭ）とＣＭＯＳセンサが１チップに搭載された変調／受光素子１０８（図４）または変調／受光素子１０８’（図５）に照射される。ＳＬＭとして偏光状態を変化させない構成の光干渉変調素子（ｉＭＯＤ）素子が用いられる場合には、ＱＷＰ１０５を予め設ければよい。また、ＳＬＭとして偏光状態を９０°変化させる構成の反射型液晶（ＬＣＯＳ；liquid crystal on silicon）素子の場合は、ＱＷＰ１０５は不要である。ここで光干渉変調素子（ｉＭＯＤ）とは、反射電極と反射電極の前方に配置された半透過膜とを有する素子であり、半透過膜は、入射光をある割合で透過させ、残りは反射する機能を有する。この光干渉変調素子は、半透過膜側から光が入射した際の半透過膜表面からの反射光と、半透過膜を透過して反射電極によって反射された反射光との干渉を用いることによって、光変調を行う。反射電極も光を反射する性質を有し、ここで半透過膜と反射電極との間の空間の距離（エアギャップ）を変化させることによって、入射光の全体としての反射率を制御することができ、反射光の強度を変調することができる。エアギャップの距離は、半透過膜と反射電極との間に信号電圧を印加し、その信号電圧によって生じる電界によるクーロン力によって半透過膜を変位させることにより、制御することができる。半透過膜としてはＴｉ（チタン）の薄膜を好ましく使用できる。

図５に示すものでは、変調／受光素子１０８’に入射した入射光束を検出することにより、入射光束の変調／受光素子１０８’に対するずれ量を検出する。変調／受光素子１０８’として、ＳＬＭが光の入射側になるように画素ごとにＳＬＭと受光素子とを縦方向に重ねたものを使用する場合には、記録媒体からの再生光の再生時と同様に、全画素一様の透過モードにしておく。

図４に示した場合も図５に示した場合も、検出されたずれ量（ずれの方向と大きさ）とに応じ、変調／受光素子１０８（１０８’）の情報光領域及び参照光領域と、入射光束との位置関係のずれの補正が行われる。ずれ補正の方法としては、上述したシフトレジスタにおけるスタート位置をずらすことのほか、変調／受光素子１０８（１０８’）を例えばＸＹステージ上に保持し、ＸＹステージを操作して変調／受光素子１０８（１０８’）の物理的位置を変える方法もある。

以下、変調／受光素子１０８として、ｉＭＯＤとＣＭＯＳとの組み合わせからなる素子を用いる場合（ｉＭＯＤ／ＣＭＯＳ）と、ＬＣＯＳとＣＭＯＳとの組み合わせからなる素子を用いる場合（ＬＣＯＳ／ＣＭＯＳ）とに分けて、記録動作を説明する。

ｉＭＯＤ／ＣＭＯＳの場合：
ＱＷＰ１０５を透過した光束は、円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換され、第１のリレーレンズ１０６及び第２のリレーレンズ１０７を経由し、変調／受光素子１０８を照明する。変調／受光素子１０８のＳＬＭで「１（白）」の情報を表わす画素によって反射された光は、高い反射率で記録媒体１１８の方向へ反射され、ＳＬＭの「０（黒）」の情報を表わす画素で反射された光は、干渉により記録媒体１１８の方向へはわずかしか反射されない。従来例と同様に、コリニア方式のＳＬＭには、情報光１１０を変調する部分とそれを環状に取り巻く参照光１０９を変調する部分が設けられている。

以下、図６によって説明すると、変調／受光素子１０８のＳＬＭによって反射された光束は、逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）とされる。第２のリレーレンズ１０７及び第１のリレーレンズ１０６を経由した光束は、ＱＷＰ１０５を透過してＳ偏光に変換され、ＰＢＳ１０４で反射されて記録媒体１１８の方向に向けられる。

ＬＣＯＳ／ＣＭＯＳの場合：
一方、変調／受光素子１０８としてＬＣＯＳ／ＣＯＭＳが用いられる場合、ＰＢＳ１０４を通過した光束は、第１のリレーレンズ１０６及び第２のリレーレンズＢ１０７を経由し、変調／受光素子１０８を照明する。ＳＬＭ上で「１（白）」の情報を表わす画素で反射された光はＳ偏光に変換され、「０（黒）」の情報を表わす画素で反射された光はＰ偏光の状態を保持する。従来例と同様に、コリニア方式のＳＬＭ上には、情報光１１０を変調する部分とそれを環状に取り巻く参照光１０９を変調する部分が設けられている。

以下、図６によって説明すると、変調／受光素子１０８で反射された光束のうち、Ｓ偏光はＰＢＳ１０４で反射されて記録媒体１１８の方向に差し向けられ、Ｐ偏光はＰＢＳ１０４を透過して記録媒体１１８の方向に向かわない。

ｉＭＯＤ／ＣＭＯＳを用いる場合も、ＬＣＯＳ／ＣＭＯＳを用いる場合も、変調／受光素子１０８のＳＬＭにおいて「１（白）」の情報を表わす画素によって反射された参照光１０９と情報光１１０は、ＰＢＳ１０４で反射され、第３のリレーレンズ１１１、ミラー１１２、第４のリレーレンズ１１３、ダイクロイックビームスプリッタ（以下、ＤＢＳと略記する）１１４を経由して記録媒体１１８に向けられ、ミラー１１５で反射されて焦点距離Ｆの対物レンズ１１６に入射する。変調／受光素子１０８のＳＬＭに表示されたパターンは、第３及び第４のリレーレンズ１１１、１１２により、対物レンズ１１６からＦだけ手前に中間像を形成する。これにより、変調／検出素子１０８のＳＬＭ上のパターン像（不図示）、対物レンズ１１６、記録媒体１１８とがいずれもＦの距離だけ離れて配置されている、４Ｆ光学系が構成されたことになる。

ディスク状の記録媒体１１８は、スピンドルモータ１１７上に回転可能に保持されている。対物レンズ１１６によって、参照光１０９と情報光１１０は記録媒体１１８に集光され、干渉して干渉縞を形成する。記録媒体１１８中の高分子材料には、この記録時の干渉縞パターンが屈折率分布として記録され、デジタル体積ホログラムが形成される。特に、記録すべき情報に応じて情報光１１０を変調すれば、記録媒体１１８に、その情報に応じたデジタル体積ホログラムが形成されることになる。なお、記録媒体１１８中には反射膜が設けられている。

この光情報記録再生装置では、従来例のものと同様に、ホログラム化された光情報の記録再生を行う第１の光源１０１以外に、記録媒体１１８に対する感光性のない赤色レーザ等からなる第２の光源１１９が設けられている。この第２の光源１１９を用いて、記録媒体１１８の反射膜を基準面とし、記録媒体１１８の変位を高精度に検出することが可能である。これより、記録媒体１１８に面ブレや偏心が発生しても、光サーボ技術を用いてダイナミックに記録スポットを記録媒体面に追従させることが可能となり、高精度に干渉縞パターン（デジタル体積ホログラム）を記録することができる。以下に簡単に説明する。

第２の光源１１９から出射された光束は、ビームスプリッタ（以下、ＢＳと略記する）１２０を透過し、レンズ１２１で平行光束とされ、ミラー１２２とＤＢＳ１１４で反射されて、記録媒体１１８に向けられる。その後、ミラー１１５で反射されて対物レンズ１１６に入射して記録媒体１１８の反射膜に微小な光スポットとして集光される。反射された光束は、対物レンズ１１６に再入射して平行光束とされ、ミラー１１５、ＤＢＳ１１４で順次反射され、往路と同様にミラー１２２、レンズ１２１を経由し、ビームスプリッタＢＳ１２０で一部の光束を反射されて、光検出器１２３に導かれる。光検出器１２３は、複数の受光面を有していて、公知の方法で反射面の位置情報を検知し、それに基づいて対物レンズ１１６のフォーカスとトラッキングを行うことができる。

次に、図７〜図９を用いて、記録媒体（ホログラムディスク）１１８から記録情報の再生を行う場合について説明する。

第１の光源１０１から出射された光束は、記録時と同様に、変調／受光素子１０８に照射される。この際、第１の光源１０１からの光の強さは、記録媒体１１８に記録されている情報を破壊しないように、記録時に用いられた強度よりも小さいものとされる。本実施形態では、再生を行う場合にも、入射光束におけるずれの検出を行う。図７に示すように、第１の光源（緑色レーザ）１０１から出射された光束はＰＢＳ１０４に入射し、記録時と同様に、Ｐ偏光でＰＢＳ１０４を透過した光束は、変調／受光素子１０８へ入射する。これに対し、Ｓ偏光の偏光ビームはＰＢＳ１０４で反射され、ずれ量検出素子１２４へ入射し、これによってずれ量が検出する。あるいは、図８に示すように、ＰＢＳ１０４を透過し変調／受光素子１０８’へ入射した入射光によって、ずれ量が検出される。変調／受光素子１０８’として、ＳＬＭが光の入射側になるように画素ごとにＳＬＭと受光素子とを縦方向に重ねたものを使用する場合には、記録媒体からの再生光の再生時と同様に、全画素一様の透過モードにしておく。図７に示した場合も図８に示した場合も、検出されたずれ量（ずれの方向と大きさ）とに応じ、記録の場合と同様に、変調／受光素子１０８（１０８’）と入射光束との位置関係のずれの補正が行われる。

再生時において、マスク素子１０３は、光束の中心部の情報光に相当する部分をマスクする。本実施形態では、マスク素子１０３を構成する液晶素子は、光束の中心部のみ偏光方向を９０°回転させてＳ偏光とし、後続のＰＢＳ１０４で反射させて変調／受光素子１０８に到達しないようにしている。マスク素子１０３においては、光束をマスクする位置は、検出されたずれ量に応じて変化し、光束がずれた場合であって情報光に相当する部分が確実にマスクされるようになっている。また、中心部を遮蔽するマスクを光路に挿入してもよい。マスクを挿入する場合には、ずれの測定量に応じて、マスク位置も移動できるようになっている。

以上のようにずれ補正がなされたとして、第１のリレーレンズ１０６及び第２のリレーレンズ１０７は、マスク素子１０３の像を変調／受光素子１０８（１０８’）のＳＬＭに結像させる役目を有する。これにより、参照光の部分の素子のみが照明され、情報光の部分はマスク素子１０３の像によりきちんと遮光がなされることになる。変調／受光素子１０８のＳＬＭにおいては、参照光１０９を変調する部分のみが「１（白）」の情報を表示し、情報光１１０を変調する部分は、すべて「０（黒）」の情報を表示する。したがって、参照光１０９を変調する部分の画素で反射された光だけが、記録媒体１１８の方向へ反射される。情報光１１０を反射する部分の画素の光束は、記録媒体１１８の方向へ反射されないばかりかもともと照明すらされないので、従来例と比較して、一段とＳ／Ｎの良い情報光の再生が可能となる。

記録時と同様に参照光１０９は、ＰＢＳ１０４で反射され、記録媒体１１８に集光され、記録された干渉縞から情報光を再生する。記録媒体１１８中の反射膜で反射された情報光（すなわち再生光）は、対物レンズ１１６に再入射して平行光束とされ、ミラー１１５で反射される。この時、対物レンズ１１６からＦの距離に再生されたＳＬＭの表示パターンの中間像が形成される。

ＤＢＳ１１４を透過した光束は、第４のリレーレンズ１１３、ミラー１１２、第３のリレーレンズ１１１を経由してＰＢＳ１０４に向けられ、第４のリレーレンズ１１３と第３のリレーレンズ１１１とにより、マスク素子１０３と共役の位置にＳＬＭの表示パターンの中間像として再結像される（図示せず）。そして、この再結像された中間像は、ＰＢＳ１０４で反射され、第１のリレーレンズ１０６及び第２のリレーレンズ１０７により、変調／受光素子１０８（１０８’）上に結像される。なお、本実施形態では、受光素子として、画素ごとに、フォトダイオードとフォトダイオードで検出した受光信号を増幅するＭＯＳトランジスタとを有する、ＣＭＯＳセンサを用いている。しかも本実施形態では、変調／受光素子１０８として、空間光変調素子（ＳＬＭ）とＣＭＯＳセンサなどの受光素子とを同一のチップ上に配したものを使用しているので、両者を位置合わせするためのの複雑な機構が不要となる。また、光学系のコストダウンとコンパクト化を図ることができる。

本実施形態の光情報記録再生装置では、ＳＬＭによる変調を受ける前の光束とＳＬＭとの位置関係のずれを、記録時・再生時とも補正可能なため、記録エラー、再生エラーを大幅に減ずることができる。

このような入射光束と空間光変調素子との位置関係のずれを補正する機構は、空間光変調素子と受光素子とが分離して設けられる光学系に対しても適用することができる。図１０は、空間光変調素子としてＤＭＤを用いる従来の光学系に対してずれ量検出素子を追加した場合における、記録時の光源から空間光検出素子までの光学系を示している。この光学系は、図２５に示す光学系において、コリメータ２０２とミラー２０３との間の光路の途中にＰＢＳ２２５を挿入し、ＰＢＳ２２５で反射されるＳ偏光成分をずれ量検出素子１２４に入射させ、ずれ量を検出するようにしたものである。この光学系においても、検出されたずれ量に基づいて、記録時及び再生時にずれの補正が行われる。この光学系では、空間光変調素子として、（受光素子とは一体化されていない）反射型光干渉変調素子や反射型液晶素子を用いることもできる。

次に、ずれ量の検出方法について説明する。ずれ量の検出方法としては各種のものが考えられるが、例えば、以下に述べるようなものがある。

ずれ量検出素子１２４は、マトリクス状に配置されたフォトダイオードなどの受光素子を備えている。図１１は、ずれ量検出素子１２４における画素の配置を占めており、図中、小さい四角形３０２は１画素分の領域を示している。変調／受光素子１０８’をずれ量検出素子として使用する場合も同様である。ずれ量検出素子１２４の有効画素領域を上下左右の４つに等分した領域３０５を考える。この領域は、図１１では太線で示されている。また図中の円３０１は、空間光変調素子（変調／受光素子１０８、１０８’）の理想的に中央に当たった場合の入射光束３０１を示しており、円３０１からずれて配置している円３０３は、空間光変調素子に対して位置関係がずれている入射光束を表わしている。すると、領域３０４は、ずれた光束３０１が当たっている画素を表わしている。

そして、４つのそれそれの領域３０５において、あるしきい値以上で受光した画素（図での画素３０４）の数を求め、それらの画素数の差異からずれ量を求めることができる。事前に、画素数の差異とずれ量との間の校正関係を求めておき、ずれ量補正のためのフィードバック機構にその校正関係を記憶させておいてもよい。

図１２は、空間光変調素子の中心から左下方向に（ａ，ｂ）だけずれた場合のずれ量を求める一例を示す。図１２（ａ）は、Ｘ軸（水平）方向のずれを求める場合、（ｂ）はＹ軸（垂直）方向のずれを求める場合を示している。Ｘ軸の場合について説明すると、４つの領域３０５を右／左に分けた場合に、それぞれの領域に照射される入射光の面積を求める。実質的には受光した画素数（画素３０４の数）で表わすことになる。ここでは入射光を半径ｒの円とした時に、右あるいは左の領域に重なる面積（画素の数）を求める。表１に示すが、ａ／ｒによって、左右の面積比は一様に決まる。左右の面積の和で半径ｒは決まるので、左右の面積がわかれば、ずれ量ａが一意に決まることになる。Ｙ軸方向についても同様の手順で求めることができる。

また、図１３に示した例では、空間光変調素子の中心を原点とするＸＹ軸３０６を考え、受光した光束（ずれている光束）の等強度線３０７を考える。入射光強度が等しい画素の分布は、入射光束が円形であれば円を描くはずであるが、そのような画素の座標のＸ軸方向の最小値ｍｉｎ（ｘ）と最大値ｍａｘ（ｙ）、Ｙ軸方向の最小値ｍｉｎ（ｙ）と最大値ｍａｘ（ｙ）から、
Ｘ軸方向のずれ＝（ｍａｘ（ｘ）＋ｍｉｎ（ｘ））／２
Ｙ軸方向のずれ＝（ｍａｘ（ｙ）＋ｍｉｎ（ｙ））／２
として、ずれ量を求めることができる。

このような手法によって、あるいは他の手法を用いて入射光のずれが測定されたとして、ずれ補正が行われる。ずれ補正では、空間光変調素子において情報光、参照光用の変調情報を表示させる際に、空間光変調素子の有効画素の周辺の縦横に配置されたシフトレジスタのスタート位置をシフトさせる。図１４に示すように、ずれた入射光束とのずれ量を計測した後にそのずれ量に応じてシフトレジスタのスタート位置を初期設定の位置３１０から修正後の位置３１１にずらした。その結果、情報光用の画素３０８及び参照光用の画素３０９の位置もずれ、ずれた光束３０３に適合するようになる、その結果、情報光、参照光とも正常に変調され、記録及び再生を正常に行うことができるようになる。

図１５は、本実施形態における空間光変調素子の等価回路を示している。実際には空間光変調素子と受光素子とが一体化された変調／受光素子が用いられているが、ここでは、シフトレジスタのスタート位置の変更についてのみ説明するために、空間光変調素子に関する部分のみを示している。それぞれ、各画素は、スイッチングトランジスタ３、干渉構造部４、保持容量５及び干渉構造部の共通対向電極６とから構成されており、このような画素がマトリクス状に配置している。画素の選択のために、図示垂直方向（列方向）に延びる複数の垂直信号線１と図示水平方向（行方向）に延びる複数の駆動線２が設けられている。駆動線２の一端は垂直シフトレジスタ７に接続し、垂直信号線１の一端は、サンプリングスイッチ９を介して水平信号線１０に接続する。サンプリングスイッチ９を駆動するために水平シフトレジスタ８が設けられている。このような空間光変調素子の構成及び動作の詳細は後述するが、初期設定の垂直シフトレジスタのスタート位置を７ａ、水平シフトレジスタのスタート位置を８ａ、とすると、実線で囲まれた画素が初期状態での空間光変調素子のスタート画素である。入射光のずれが、垂直方向に−２画素、水平方向に−３画素と計測された場合には、その位置ずれ量（−２画素及び−３画素）をシフトレジスタにフィードバックして、それぞれのシフトレジスタのスタート位置を７ｂ、および８ｂとすることで、破線で囲まれた画素がスタート画素となる。このようにして、情報光及び参照光の変調情報の表示位置を変えることができる。

次に、本実施形態の光情報記録再生装置における、記録・再生の回路動作を説明する。図１６は、本実施形態において用いられた、反射型光干渉変調素子あるいは反射型液晶素子を用いたＳＬＭとＣＭＯＳセンサからなる受光素子とを一体型とした変調／受光素子を説明するための等価回路図である。図１６において、符号１〜１０までは、空間光変調素子に係る構成要素に付与され、符号２１〜３３は、ＣＭＯＳイメージセンサとして構成されている受光素子に係る構成要素の付与されている。

列方向（図示垂直方向）に延びる複数の垂直信号線１，１ａ，…と、行方向（図示水平方向）に延びる複数の駆動線（走査線）２，２ａ，…とが設けられてこれらはマトリクス配線を構成しており、垂直信号線と駆動線との交点がそれぞれ画素に対応する。したがって、画素はマトリクス状に配置されていることになり、画素配列の列ごとに垂直信号線が設けられ、行ごとに駆動線が設けられていることになる。垂直信号線１，１ａ，…は空間光変調素子のためのものであり、これと同様に、列ごとに、受光素子のための垂直信号線２６，２６ａ，…が設けられている。さらに、行ごとに、受光素子のための水平読出し線２７，２７ａ，…、水平リセット線２８，２８ａ，…、水平選択線２９，２９ａ，…が設けられている。

各画素には、空間光変調素子のために、スイッチングトランジスタからなる画素スイッチ３，３ａ，…と、干渉構造部（あるいは液晶部）４，４ａ，…と、保持容量５，５ａ，…が設けられている。また、各画素には、受光素子のために、フォトダイオード２１，２１ａ，…と、トランジスタからなる転送スイッチ２２，２２ａ，…と、トランジスタからなるリセットスイッチ２３，２３ａ，…と、増幅トランジスタ２４，２４ａ，…と、トランジスタからなる選択スイッチ２５，２５ａ，…とが設けられている。空間光変調素子が反射型光干渉変調素子からなる場合には、干渉構造部が用いられ、反射型液晶素子からなる場合には液晶部が用いられる。

各画素の空間光変調素子の部分では、画素スイッチ３，３ａ，…のゲートは対応する駆動線２，２ａ，…に接続し、ドレインは対応する垂直信号線１，１ａ，…に接続する。保持容量５，５ａ，…は、画素スイッチのソースと定電位点（例えば接地電位点）との間に設けられている。さらに、干渉構造部（あるいは液晶部）４，４ａ，…も画素スイッチのソースに接続している。各干渉構造部（あるいは液晶部）は、各画素に共通な共通対向電極６も備えている。垂直信号線１，１ａ，…の一端は、それぞれサンプリングスイッチ９，９ａ，…を介して空間光変調素子のための水平信号線１０に接続し、サンプリングスイッチ９，９ａ，…のゲートは、区間光変調素子の水平シフトレジスタ８に接続する。また駆動線２，２ａ，…の一端は垂直シフトレジスタ７に接続する。

各画素の受光素子の部分では、フォトダイオード２１，２１ａ，…のアノードは接地され、カソードはそれぞれ転送スイッチ２２，２２ａ，…の一端に接続している。転送スイッチ２２，２２ａ，…のゲートは対応する水平読出し線に接続し、他端はリセットスイッチの一端に接続している。リセットスイッチ２３，２３ａ，…は、フォトダイオード及びそれに対して電気的に接続するフローティングディフュージョン（ＦＤ）領域を所定電位までリセットするためのものであって、他端には所定の電位が印加されるとともに、ゲートは水平リセット線に接続している。さらに、転送スイッチ２２，２２ａ，…の他端は、フォトダイオード２１，２１ａ，…による信号電荷を増幅するための増幅トランジスタ２４，２４ａ，…のゲートにも接続している。増幅トランジスタ２４，２４ａ，…の一端には所定電位が印加され、他端は、選択スイッチ２５，２５ａ，…を介して、受光素子の対応する垂直信号線に接続する。選択スイッチのゲートは、対応する水平選択線に接続する。受光素子の垂直信号線２６，２６ａ，…の一端は、サンプリングスイッチ３２，３２ａ，…を介して、受光素子の水平信号線３３に接続する。サンプリングスイッチ３２，３２ａ，…のゲートは、受光素子の水平シフトレジスタ３１に接続する。受光素子のための水平読出し線２７，２７ａ，…、水平リセット線２８，２８ａ，…、水平選択線２９，２９ａの各一端は、いずれも、受光素子の垂直シフトレジスタ３０に接続している。

図１６では、２行２列で画素が配置しているが、当然のことながら、本実施形態の光情報記録再生装置における変調／受光素子１０８（１０８’）の回路は、例えば１０００行１０００列のような多画素のマトリクス構成とすることもできる。

本実施形態の変調／受光素子１０８の回路動作について説明する。まず、書き込みモードについて説明する。書き込み時の動作は、一般の表示装置などにおけるアクティブマトリクス動作と同様の動作である。

まず垂直シフトレジスタ７から駆動線２にオン信号が入力され、画素スイッチ３，３ａがオン状態になる。この状態で、水平シフトレジスタ８が順次動作し、水平信号線１０から垂直信号線１に信号を伝達する。すなわち、まずサンプリングスイッチ９がオンになって、垂直信号線１に水平信号線１０の信号が書き込まれ、画素スイッチ３を通して保持容量５に信号に応じた電荷が蓄積される。ＳＬＭとして反射型光干渉変調素子を用いる場合、干渉構造部４の反射電極（不図示）と共通対向電極６との間の電位差が印加され、この間に電界が生じる。この電界により、干渉構造部４を変化させ、具体的には反射電極と共通対向電極６との距離が変化し、入射光に対する反射率を所望の値に変調させることができる。ここで、ＳＬＭとして反射型液晶素子が用いられるのであれば、液晶画素の一方の電極を画素スイッチに接続し他方を共通対向電極６とすることにより、液晶部に電界が生じ、この電界により液晶の配向が変化して、入射光の偏光特性を変化させる。偏光板・波長板等の組み合わせにより反射率を所望の値に変調させる。ホログラフィックメモリシステムにおけるＳＬＭとしては白と黒の２階調があればよいので、反射率としては最大反射率あるいは最小反射率が得られる電圧を干渉構造部４または液晶部に与えることになる。

次いでサンプリングスイッチ９をオフにした後にサンプリングスイッチ９ａをオンにして、今度は、水平信号線１０の信号を垂直信号線１ａに書き込み、この信号を、画素スイッチ３ａを介して保持容量５ａに書き込む。このようなシーケンスで、水平方向（行方向）に順次信号を画素に書き込んでいく。

１行全て書き込んだ後に、駆動線２がオフにされ、今度は駆動線２ａに、画素スイッチ３ｂ、３ｃをオン状態にするべく信号が入力される。後は前述同様に、水平方向に順次画素に信号を書き込んでいく。すべての行に電圧を書きこんだ後に、再びこの動作を第一行から繰り返し、各画素の電圧を書き換えていく。このようにして全画素に信号を書き込んだ後、第１の光源１０１からの光を変調／受光素子１０８に入射させれば、それぞれの画素において変調された光として反射し、その反射光は、参照光１０９と干渉して記録媒体１１８に記録される。

変調／受光素子１０８において、参照光１０９を変調する画素、すなわち参照光領域にある画素は、一定の反射率になるように設定される。例えば、情報光が当たる画素と同じ構造にして、最大反射率が得られるような電圧を与える。もちろん、上述のようにずれ補正が行われるので、参照光９を変調する画素はいつも同じであるとは限られない。

次に、読出しモードについて説明する。

記録媒体１１８に記録された情報が参照光１０９により再生され、受光画素に「１」（白）あるいは「０」（黒）に相当する光強度が入射され、それに応じた量の電荷がフォトダイオード２１，２１ａ…に蓄積される。垂直シフトレジスタ３０から水平読出し線２７にオン信号を出力し、転送スイッチ２２をオン状態にすることで、フォトダイオードに貯められた電荷が増幅トランジスタ２４のゲートの電位を変化させ、その結果、フォトダイオードに蓄えれた信号に応じた電圧が増幅トランジスタ２４のドレインに出力される。垂直シフトレジスタ３０から水平選択線２９によって選択スイッチ２５をオン状態にすると、増幅トランジスタ２４の出力が垂直信号線２６に伝達する。水平シフトレジスタ３１を順次動作させて、サンプリングスイッチ３２をオンにすることにより、垂直信号線２６から水平信号線３３へ情報が送られる。サンプリングスイッチ３２をオフにした後、次列のサンプリングスイッチ３２ａがオンとなって、同様に信号が送られる。１行すべての信号が送られた後は、垂直シフトレジスタ３０により、次の行に移行し、同様にして、順次、信号が読み出される。あとは読み出された信号に基づいて、記録媒体１１８に記録されている信号を再生すればよい。

なお、反射型光干渉光変調素子を用いたＳＬＭと受光素子であるＣＭＯＳセンサとをシリコン基板上に積層して一体化した場合、受光素子も干渉構造部の上述した半透過膜の下側に位置することになる。したがって、読出しモードを行う直前に、情報を受光するすべての画素のＳＬＭのトランジスタ３、３ａ、３ｂ、…を一度オン状態にして、干渉構造部４，４ａ，４ｂ，…が同程度の透過率を示す状態に保持しておく必要がある。

なお、図４に示す回路図は、空間光変調素子と受光素子とを縦方向に積層して一体型にした場合だけでなく、画素ごとに光変調素子と受光素子とを重ねることなく隣接させた場合にも、共通して適用できるものである。

次に、本実施形態における反射型光干渉光変調素子を用いたＳＬＭと受光素子であるＣＭＯＳセンサとを縦に一体化にした、すなわち積層した変調／受光素子の構造について説明する。図１７はそのような変調／受光素子の要部の断面構造を示している。ここでは、２画素分の領域が示されている。受光素子として高速読み出しが可能なＣＭＯＳセンサを用いる例を説明しているが、受光素子の種類は特に限定されるものではなく、ＣＣＤやその他の光センサでもよい。なお再生時には情報光の領域でのみ光学的な像パターンを検出すればよいので、受光素子は、ＳＬＭにおける情報光領域にのみ形成されるようにしてもよい。

単結晶シリコン（Ｓｉ）基板５１の表面にフォトダイオード５２が形成され、また、ＣＭＯＳセンサの転送スイッチのゲート電極５３が設けられている。これらの全面を覆うように層間絶縁膜６０が設けられ、層間絶縁膜６０内には、ＣＭＯＳセンサの配線５４、ＳＬＭの配線５５及び遮光膜５６が設けられている。遮光膜５６は、入射光が下部トランジスタ領域に届かないようにするためのものである。そして層間絶縁膜６０の最表面近くには、反射電極５７が設けられている。配線５４は、コンタクトホールを介して転送スイッチのソース／ドレイン電極と接続し、配線５５はコンタクトホールを介して反射電極５７に接続する。層間絶縁膜６０の表面であって、反射電極５７の周縁部にあたる位置には、支柱状の絶縁膜６１が設けられており、この絶縁膜６１に保持されるようにして、半透過膜５８が設けられている。半透過膜５８と反射電極５７との間には、空間（エアギャップ）６２が形成されている。半透過膜５８の表面のうち、空間６２に面しない方の表面の全面に保護膜５９が形成されている。この図では、素子間絶縁するためのＬＯＣＯＳ酸化膜等や、ＣＭＯＳセンサの他のトランジスタ、配線、ＳＬＭの画素スイッチや配線は省略してある。

この変調／受光素子では、入射光に対して反射電極（第１の干渉ミラー）５７と半透過膜（第２の干渉ミラー）５８との間で干渉を生じさせ、その間の空間（例えば空気）６２の距離（エアギャップ）を変化させることで、反射率及び透過率を変化させている。この構成では、反射型光干渉光変調素子を用いたＳＬＭと受光素子であるＣＭＯＳセンサを縦に一体化した構成となっている。そのため、受光素子であるＣＭＯＳセンサに入射する光を読み取る際に透過モードも使用するため、両方の干渉ミラー（すなわち半透過膜６８及び反射電極５７）とも半透明である必要がある。しかしながら、横配置の場合には、干渉構造部４では透過モードを使用する必要が無いので、反射電極５７は半透明である必要はない。反射電極５７が半透明でない場合には、反射電極５７として、反射率の高い材料を用いることが好ましく、例えば、Ａｌ，ＡｌＳｉ，ＡｌＣｕ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｒｕ，Ｎｉ，Ａｕ，ＴｉＮ等の金属膜、あるいはこれら金属の化合物膜を用いることができる。ただし、反射電極の材質はここに示したものに限定されるものではない。反射電極５７と半透過膜５８との間に配置された支柱状の絶縁膜６１は、例えばシリコン窒化膜で形成され、半透過膜５８の保護膜５９は、例えばシリコン酸化膜で形成される。なお、支柱状の絶縁膜６１、層間絶縁膜６０、保護膜５９としては、電気的な絶縁材料であれば特に限定されることなく使用することができ、またこれらを異なる材料で構成しても同じ材料で構成してもよい。

次に、この変調／受光素子の干渉構造部としての動作について説明する。まずＴｉからなる半透過膜５８には、例えば０Ｖのグランド電位を与える。前述したアクティブマトリクス動作により、反射電極５７には、信号に応じた電圧が与えられ、反射電極５７と半透過膜５８との間に電位差が生じ、それによって発生するクーロン力によりエアギャップが変化する。図示上側から光が入射したとすると、その入射光のある割合の部分は半透過膜５８の表面で反射され、残りの部分は半透過膜５８を透過して反射電極５７で反射され、半透過膜５８を透過して外部に出射する。このとき、半透過膜５８の表面で反射された成分と反射電極５７で反射された成分とが干渉し、両者の位相差に応じて全体としての反射光の強度が変化する。位相差は光路差で決まり、光路差はエアギャップの大きさの２倍であるから、信号電圧に応じてエアギャップが変化させることにより、干渉構造部としての反射光（全体としての反射光）の強度を制御することができる。

図１８は、このように干渉構造部を構成した場合に、エアギャップが１７０ｎｍの時と１０ｎｍの時での反射率の波長変化を表わしたグラフである。ここでは、保護膜５９として厚さ１０ｎｍのＳｉＯ₂を用い、半透過膜５８としては、厚さ５ｎｍのＴｉと厚さ２０ｎｍのＳｉ₃Ｎ₄と厚さ１０ｎｍのＳｉＯ₂と厚さ２０ｎｍのＳｉ₃Ｎ₄をこの順で積層したものを用い、反射電極５７としては、表面に厚さ１０ｎｍのＳｉＯ₂膜を有する厚さ１５ｎｍのＴｉを用いた。図１８に示すように、波長５５０ｎｍの光において、エアギャップが１７０ｎｍの時の反射率は５２．５％であり、１０ｎｍの時の反射率は、１．２％である。反射電極５７に与える信号の電圧により、エアギャップを１０ｎｍから１７０ｎｍへと変化させると、それに伴い反射率が大きく変化することが分かる。この干渉作用は、波長や半透過膜材料、エアギャップによりそれぞれ設計可能であり、したがって、物理的な強度やコントラスト比等の特性を鑑みて、干渉構造部として必要な構成をとることが重要である。

読出しモードの場合には、少なくとも情報光が入射する画素では、光干渉の状態は同じ状態にして透過率を一定にしておく必要がある。そこでこの変調／受光素子においてエアギャップを１０ｎｍにした場合の透過率に波長変化を図１９に示す。この場合、透過率は２３．０％と比較的低いが、一定であることが重要であって透過率の絶対値はそれほど重要ではない。透過率を一定に保つことにより、再生光の強度をＣＭＯＳセンサで判別し、白画素なのか黒画素なのかを識別することが可能になる。

次に、このような反射型光干渉変調素子からなる空間光変調素子（ＳＬＭ）とＣＭＯＳセンサである受光素子とを一体化させた変調／受光素子の作成方法について説明する。

シリコン（Ｓｉ）半導体基板を用い、この半導体基板上に、周知の方法によって、ＣＭＯＳセンサを形成する。具体的な形成方法としては、任意のものを用いることができる。同時に、ｎＭＯＳトランジスタによって、ＳＬＭの書き込み用のトランジスタ（図４における画素スイッチ３，３ａ，…）を形成する。その後、層間絶縁膜を形成し、各配線を形成し、さらに、反射型光干渉変調素子を形成する。具体的な作成手順の一例は以下のようなものである。

ｎ型単結晶シリコン半導体基板を部分熱酸化し、ＬＯＣＯＳ(Local Oxdation of silicon)酸化膜を形成する。ついでＬＯＣＯＳ酸化膜をマスクとして、ボロン（Ｂ）をドーズ量１０¹¹ ｃｍ^-2程度でイオン注入し、ｐ型不純物領域であるｐ型ウエルを形成する。この基板を再度熱酸化し、厚さ６０ｎｍのゲート酸化膜を形成する。

次に、リン（Ｐ）を１０²⁰ ｃｍ^-3程度ドープしたｎ形型ポリシリコンからなるゲート電極５３を形成した後、基板全面にリンをドーズ量１０¹³ ｃｍ^-2程度でイオン注入し、不純物濃度１０¹⁸ ｃｍ^-3程度のｎ形不純物領域であるｎ型低濃度ドレインを形成する。引き続き、パターニングされたフォトレジストをマスクとして、リンをドーズ量１０¹⁵ ｃｍ^-2程度でイオン注入し、不純物濃度１０²⁰ ｃｍ^-3程度のソース・ドレイン領域を形成し、ｎＭＯＳトランジスタを形成する。同様にｐＭＯＳトランジスタを形成する。

ＣＭＯＳセンサは、公知の手法で作成される。ＣＭＯＳセンサを構成するトランジスタは、上記のトランジスタの形成工程と同時に形成可能であり、さらに、フォトダイオードの工程を付加するのみでよい。

その後、基板全面に層間絶縁膜６０を形成する。層間絶縁膜には、ＰＳＧ(Phospho-silicate Glass)膜やＮＳＧ(Nondope Silicate Glass)／ＢＰＳＧ(Boro-Phospho-Silicate Glass)膜、あるいは、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）によるＣＶＤ（化学気相成長）膜等を用いることが可能であり、特に限定されるものではない。

次に、ソース・ドレイン領域の直上にコンタクトホールをパターニングし、スパッタリング等によりアルミニウム（Ａｌ）層を蒸着した後パターニングし、下地の配線５４を形成する。この下地配線層３３４と、ソース・ドレイン領域とのオーミックコンタクト特性を向上させるために、Ｔｉ／ＴｉＮ等のバリアメタルを配線５４とソース・ドレイン領域との間に形成することが望ましい。その後、層間絶縁膜を形成し、さらに金属膜によって遮光膜５６を形成する。遮光膜５６には、例えばＴｉ、ＴｉＮ、Ａｌ、Ａｇ等の金属膜もしくはそれらの積層膜を用いることができ、特に限定されるものではない。遮光膜５６をパターニングした後、さらに層間絶縁膜６０を形成し、配線５５上の所定の位置にコンタクトホールを設けてプラグを形成する。次いで、プラグにタングステンを堆積した後にＣＭＰ（化学機械研磨）法により平坦化する。

その後、Ｔｉをスパッタ法などによりおよそ厚さ１５ｎｍ堆積し、パターニングして反射電極５７を形成する。次いで、ＣＶＤ法により、反射電極５７の保護膜として厚さ１５ｎｍのシリコン酸化膜を設ける。

次に、シリコン窒化膜をプラズマＣＶＤ法により形成し、パターニング後のエッチングにより、支柱状の絶縁膜６１を形成する。その後、レジストを塗布し平坦化した後に、およそ高さ１８０ｎｍの支柱状の絶縁層６１が均一に残るように平坦化する。次に、低温のスパッタ法により、Ｓｉ₃Ｎ₄：厚さ２０ｎｍ、ＳｉＯ₂：厚さ１０ｎｍ、Ｓｉ₃Ｎ₄：厚さ２０ｎｍ、Ｔｉ：厚さ５ｎｍを順次形成し、さらに、保護膜５９となるシリコン酸化膜を厚さ１０ｎｍ堆積させた。パターニングした後にドライもしくはウエットエッチングでシリコン窒化膜、シリコン酸化膜及びＴｉ層をエッチングし、その後レジストをウエットエッチングにより除去する。この工程により、半透過膜５８と保護層５９が形成される。その後、ワイアボンディングで電極を取り出して、反射型光干渉変調素子が完成する。

（第２の実施形態）
本発明において、空間光変調素子への入射光束のずれの補正方法としては、上述したようにシフトレジスタのスタート位置を変えて空間光変調素子での表示位置を電気的に補正する方法のほかに、空間光変調素子自体をずれ量に応じて物理的に移動させる方法がある。図２０は、物理的な移動によるずれ補正を説明する図である。

図２０（ａ）において、空間光変調素子の表面において、設計上の入射光束３０１に対し、実際の入射光束３０３がずれている。空間光変調素子の直下にはＣＭＯＳセンサの受光画素領域が設けられており、各受光画素を符号３０２であらわすものとする。また、水平シフトレジスタ及び垂直シフトレジスタの動作の基準となるべき点が、原点３１０である。本実施形態では、このようなずれに対して、図２０（ｂ）に示すように、空間光変調素子の物理的な位置をずらすことによって、設計上の入射光束３０１に対する実際の入射光束３０３のずれを補正する。図２０（ｂ）において、破線で示す輪郭３１２は、最初の空間光変調素子の位置を示しており、実線で示す輪郭３１３は、ＸＹ方向に位置の補正をした後の空間光変調素子の位置である。上述したように空間光変調素子は精密ＸＹステージに取り付けられており、検出された位置ずれ量に応じてＸＹステージのＸ方向及びＹ方向の位置を調整することで、すなわち検出された位置ずれ量をＸＹステージにフィードバックすることにより、空間光変調素子として本来の変調信号の表示位置に入射光束が照射されるように補正することができる。

（第３の実施形態）
上述した第１の実施形態では、シリコン半導体基板の表面において空間光変調素子（ＳＬＭ）と受光素子（ＣＭＯＳセンサ）とを縦方向に積層して変調／受光素子１０８を構成していたが、本発明で用いられる変調／受光素子はこれに限定されるものではない。変調／受光素子１０８において、画素ごとに、空間光変調素子と受光素子とを横置きに配置してもよい。図２１は、このようにＳＬＭと受光素子とが横置きに配置された変調／受光素子１０８を示している。

図８に示す変調／受光素子１０８は、画素ごとに、反射型光干渉変調素子からなるＳＬＭを有するＳＬＭ素子領域６４と、ＣＭＯＳ受光素子を有するＣＭＯＳセンサ領域６５と、を備えている。画素ごとのＳＬＭ素子領域６４とＣＭＯＳセンサ領域６５は、同一のシリコン基板５１に設けられて相互に隣接して配置している。

図８に示すような変調／受光素子の製造プロセスは、基本的には、第１の実施形態で示した縦配置の変調／受光素子の製造プロセスと同様のものである。すなわち、ＳＬＭ素子領域６４には、フォトダイオードは設けられないが、反射電極５７と半透過膜５８とからなる干渉構造が形成される。一方、ＣＭＯＳセンサ領域６５では、干渉構造は形成されないが、フォトダイオード５２は形成される。図示していないが、この構造においては、ＣＭＯＳセンサ領域６５上にマイクロレンズを配置すると、実効的な開口率が増加する。

このような横配置の変調／受光素子の場合、ＳＬＭを構成する反射型光干渉変調素子において、受光素子に光を導くための透過モードは必要としないので、反射電極５７として、アルミニウム（Ａｌ）などからなる比較的厚い膜を使用することができる。

図２２は、このように干渉構造部を構成した場合に、エアギャップが１８０ｎｍの時と１０ｎｍの時での反射率の波長変化を表わしたグラフである。ここでは、保護膜５９として厚さ１０ｎｍのＳｉＯ₂を用い、半透過膜５８としては、厚さ５ｎｍのＴｉと厚さ２０ｎｍのＳｉ₃Ｎ₄と厚さ１０ｎｍのＳｉＯ₂と厚さ２０ｎｍのＳｉ₃Ｎ₄をこの順で積層したものを用い、反射電極５７としては、表面に厚さ１０ｎｍのＳｉＯ₂膜を有する厚さ１５ｎｍのＡｌＳｉを用いた。図６に示すように、波長５５０ｎｍの光において、エアギャップが１８０ｎｍの時の反射率は９３．０％であり、１０ｎｍの時の反射率は、０．６％である。反射電極５７に与える信号の電圧により、エアギャップを１０ｎｍから１８０ｎｍへと変化させると、それに伴い反射率が大きく変化することが分かる。この干渉作用は、波長や半透過膜材料、エアギャップによりそれぞれ設計可能であり、したがって、物理的な強度やコントラスト比等の特性を鑑みて、干渉構造部として必要な構成をとることが重要である。

また、本発明では、変調／受光素子を構成する空間光変調素子として、反射型液晶素子（ＬＣＯＳ）を用いることができる。図２３に示すものは、空間光変調素子として反射型液晶素子（ＬＣＯＳ）を用い、変調／受光素子において反射型液晶素子とＣＭＯＳ（センサ）とを縦方向に配列したものである。

シリコン基板５１の表面にフォトダイオード５２や転送スイッチのゲート電極５３が設けられるともに、その上に層間絶縁膜６０が設けられ、層間絶縁膜６０中に配線５４，５５や遮光膜５６が設けられることは、図５に示した変調／受光素子と同様である。図１０に示した変調／受光素子では、層間絶縁膜６０の表面の近傍に、画素ごとの画素電極６５が設けられている。層間絶縁膜６０に対向してガラス板７０が配置しており、層間絶縁膜６０とガラス板７０との間に、液晶６８が封入されている。ガラス板７０の液晶６８側の表面には、共通電極となるＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）膜６９が形成され、ＩＴＯ膜６９の表面及び層間絶縁膜６０の表面には、配向膜６７が設けられている。ここで液晶６８としては垂直液晶が用いられ、配向膜６７としては、斜方蒸着ＳｉＯ₂膜が用いられる。画素電極６６は、例えば５０％の反射率を有する、半透明膜として設けられている。なお、この変調／受光素子では、入射光（波長：λ）が液晶６８を通過し画素電極６６で反射され再び液晶６８を通過した際にλ／２の位相のずれが生じるように、液晶６８の組成と厚さとが設計されている。

このような変調／受光素子において、「１」表示では、画素電極６６と共通電極６９との間に電圧が印加され、液晶６８に電界が加わり液晶分子が倒れる。一方、「０」表示では、電界が加わらず、液晶分子はほぼ垂直に立っている。このような反射型液晶素子を空間光変調素子として用いることとすると、第１の実施形態で示した光学系において、光入射前にＰＢＳ（偏光ビームスプリッター）１０４によってＳ偏光の直線偏光とされた光を変調／受光素子１０８に入射させると、「０」表示では、偏光方向が変わらずに画素電極で５０％の強度で反射される。この場合、反射光が再度、ＰＢＳ１０４に入るが、偏光が変化してないので、ＰＢＳ１０４で反射されることとなり、その光は記録媒体（ホログラム）１１８へは到達しない。一方「１」表示の時は、画素電極６６での反射率は５０％であるが、上述したように液晶の組成と厚さが設定されているので、反射光は、偏光面が９０°回転した直線偏光になる。したがってこの反射光は、ＰＢＳ１０４にはＰ偏光で入って透過し、記録媒体１１８に向けられることになる。光の強度は「１」の場合でも５０％になるが、「１」、「０」の判別のためには十分な強度である。

記録媒体１１８に記録されている情報の情報の読み出しの際は、情報光領域においては液晶６８は単に再生光を透過させればよいので、液晶６８の偏光状態はどのようであってもよく、液晶６８はどのような状態であっても構わない。

本発明では、反射型光干渉変調素子の場合と同様に、変調／受光素子において空間光変調素子として反射型液晶素子（ＬＣＯＳ）を用いる場合であっても、画素ごとの空間光変調素子と受光素子とをシリコン基板上において横置きの配置とすることができる。図２４は、そのような横置きの配置とした変調／受光素子を示している。

図２４に示す変調／受光素子は、画素ごとに、反射型液晶素子からなるＳＬＭを有するＳＬＭ素子領域６４と、ＣＭＯＳ受光素子を有するＣＭＯＳセンサ領域６５と、を備えている。画素ごとのＳＬＭ素子領域６４とＣＭＯＳセンサ領域６５は、同一のシリコン基板５１に設けられて相互に隣接して配置している。この変調／受光素子の空間光変調素子としての動作は、情報の記録を行う場合も、情報の再生を行う場合も、上述した縦配置の場合と同じである。

空間光変調素子への入射光位置と変調情報表示位置との関係を示す図である。入射光束がずれた場合の空間光変調素子への入射光位置と変調情報表示位置との関係を示す図である。変調情報表示位置の補正を行った後の、空間光変調素子への入射光位置と変調情報表示位置との関係を示す図である。本発明の第１の実施形態の光情報記録再生装置の光学系を説明する図であって、記録時における光源から変調／受光素子までを示す図である。第１の実施形態の光情報記録再生装置の光学系の別の例を説明する図であって、記録時における光源から変調／受光素子までを示す図である。第１の実施形態の光情報記録再生装置の光学系を説明する図であって、記録時における変調／受光素子から記録媒体までを示す図である。第１の実施形態の光情報記録再生装置の光学系を説明する図であって、再生時における光源から変調／受光素子までを示す図である。第１の実施形態の光情報記録再生装置の光学系の別の例を説明する図であって、再生時における光源から変調／受光素子までを示す図である。第１の実施形態の光情報記録再生装置の光学系の別の例を説明する図であって、再生時における変調／受光素子から記録媒体を経て受光するまでを示す図である。第１の実施形態のさらに別の例における記録時の光学系を説明する図である。ずれ量検出素子における画素の配置を示す図である。入射光の光軸のずれの測定を説明する図である。ずれ量検出素子における画素の配置を示す図である。ずれを補正した後の変調／受光素子に対する入射光束を説明する図である。空間光変調素子の等価回路図であって、ずれの補正を説明するための図である。駆動回路部分を含めた変調／受光素子の等価回路図である。反射型光干渉光変調素子を用いた空間光変調素子と受光素子とを縦配置に積層して構成された変調／受光素子を示す断面図である。図１７に示す変調／受光素子の波長−反射率特性を示すグラフである。図１７に示す変調／受光素子の波長−透過率特性を示すグラフである。本発明の第２の実施形態におけるずれの補正を説明する図である。反射型光干渉光変調素子を用いた空間光変調素子と受光素子とを横方向に配置して構成された変調／受光素子を示す断面図である。図２１に示す変調／受光素子の波長−反射率特性を示すグラフである。反射型液晶素子を用いた空間光変調素子と受光素子とを縦配置に積層して構成された変調／受光素子を示す断面図である。反射型液晶素子を用いた空間光変調素子と受光素子とを横方向に配置して構成された変調／受光素子を示す断面図である。ホログラフィックメモリを用いる従来の光情報記録装置装置の概略を示す図である。

符号の説明

１，２６垂直信号線
２駆動線（走査線）
３スイッチングトランジスタ
４干渉構造部
５保持容量
６共通対向電極
７，３０垂直シフトレジスタ
８，３１水平シフトレジスタ
９，３２サンプリングスイッチ
１０，３３水平信号線
２１，５２フォトダイオード
２２転送スイッチ
２３リセットスイッチ
２４増幅トランジスタ
２５選択スイッチ
２７水平読出し線
２８水平リセット線
２９水平選択線
５１Ｓｉ基板
５３，６３ゲート電極
５４，５５配線
５６遮光膜
５７反射電極
５８半透過膜
５９保護膜
６０層間絶縁膜
６１絶縁膜
６２空間
６４ＳＬＭ素子領域
６５ＣＭＯＳセンサ領域
６６画素電極
６７配向膜
６８液晶
６９ＩＴＯ膜
７０ガラス板
１０１，２０１第１の光源（緑色レーザ）
１０２，２０２コリメータ
１０３マスク素子
１０４，２０７偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）
１０５，２１２１／４波長板（ＱＷＰ）
１０６，１０７，１１１，１１３，２０８，２１０リレーレンズ
１０８，１０８’ 変調／受光素子
１０９，２０５参照光
１１０，２０６情報光
１１２，１１５，１２２，２０３，２０９，２１３，２２３ミラー
１１４，２１１ダイクロイックビームスプリッタ（ＤＢＳ）
１１６，２１４対物レンズ
１１７，２１５スピンドルモータ
１１８，２１６記録媒体
１１９，２２０第２の光源（赤色レーザ）
１２０，２２１ビームスプリッタ（ＢＳ）
１２１，２１８，２２２レンズ
１２３，２２４光検出器
１２４ずれ量検出素子
２０４空間光変調素子（ＳＬＭ）
２１７開口
２１９受光素子
３０１設計上の入射光束
３０２受光画素領域
３０３実際の入射光束
３０７等光強度線
３０８情報光領域
３０９参照光領域
３１０原点

Claims

情報光と参照光との干渉によって生じる干渉縞を記録媒体に形成することにより情報を前記記録媒体に記録するともに、干渉縞が形成された記録媒体に前記参照光を照射して情報の再生を行う光情報記録再生装置において、
光源と、
変調信号に応じて反射光の強度が変化する複数の変調素子を有し、前記光源から出射された光束の少なくとも一部を変調して前記情報光とするための空間光変調素子と、
前記参照光と前記情報光を前記記録媒体の所定の深さで干渉させるための光学系と、
前記光源から前記参照光を前記記録媒体の所定の深さに当てて、前記干渉縞から前記情報光を再生して再生された情報光を取り出す光学系と、
２次元の受光素子と、
前記取り出された情報光を前記受光素子へ導入する光学系と、
前記空間光変調素子に入射する光束の照射される位置のずれを検出するずれ量検出素子と、
前記ずれ量検出素子での検出された位置ずれ量に基づき、前記空間光変調素子における前記情報光を変調する領域の位置と前記光束との位置ずれとを補正する手段と、
を有し、
前記ずれ量検出素子として前記受光素子が用いられており、
前記空間光変調素子と前記受光素子とが同一の基板に一体的に形成されており、前記基板において前記受光素子の複数の画素を覆う層間絶縁膜上に前記複数の変調素子が配置されることによって前記空間光変調素子は前記基板の前記受光素子が形成される表面に配置されていることを特徴とする、光情報記録再生装置。
前記補正する手段は、前記検出された位置ずれ量をフィードバックすることによって補正するものであることを特徴とする、請求項１に記載の光情報記録再生装置。
前記空間光変調素子は複数の画素を有して有効画素をそれぞれ参照光用画素及び情報光用画素として機能させることが可能な構成を有し、前記空間光変調素子の有効画素の領域が、前記検出された位置ずれ量に基づいた位置に応じて、前記参照光用の領域と前記情報光用の領域とに分けられることを特徴とする、請求項１または２に記載の光情報記録再生装置。
有効画素領域内の各画素に対して信号を書き込むためのシフトレジスタを有し、前記シフトレジスタにおけるスタート位置を補正することにより前記位置ずれが補正されることを特徴とする、請求項３に記載の光情報記録再生装置。
前記補正する手段は、前記空間光変調素子の位置を前記光束に対して物理的に移動させる手段を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の光情報記録再生装置。
前記空間光変調素子が前記光源側に配置されるように前記空間光変調素子と前記受光素子が積層され、前記空間光変調素子における画素と前記受光素子における対応する画素とが前記光源から入射する光の軸に沿って配置され、前記空間光変調素子に入射した光の少なくとも一部が前記受光素子に向けて透過することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光情報記録再生装置。
前記空間光変調素子と前記受光素子は、前記空間光変調素子における画素と前記受光素子における対応する画素とが、前記光源から入射する光の軸に沿って重ならないように、相互に隣接して配置していることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光情報記録再生装置。
前記各変調素子は、前記光源からの光を反射する反射電極と、前記反射電極より前記光源側に空間を介して配置され、前記光源からの光に対してある割合で透過させ残りは反射する機能を有する半透過膜とを有し、前記反射電極と前記半透過膜との距離を制御することによって前記光源からの光の反射率が変化する素子であることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光情報記録再生装置。
前記各変調素子は、反射型液晶素子であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光情報記録再生装置。
情報光と参照光との干渉によって生じる干渉縞を記録媒体に形成することにより情報を前記記録媒体に記録する光情報記録装置において、
光源と、
変調信号に応じて反射光の強度が変化する複数の変調素子を有し、前記光源から出射された光束の少なくとも一部を変調して前記情報光とするための空間光変調素子と、
前記参照光と前記情報光を前記記録媒体の所定の深さで干渉させるための光学系と、
前記空間光変調素子に入射する光束の照射される位置のずれを検出するずれ量検出素子と、
前記ずれ量検出素子での検出された位置ずれ量に基づき、前記空間光変調素子における前記情報光を変調する領域と前記光束との位置ずれとを補正する手段と、
を有し、
前記ずれ量検出素子として２次元の受光素子が用いられており、
前記空間光変調素子と前記受光素子とが同一の基板に一体的に形成されており、前記基板において前記受光素子の複数の画素を覆う層間絶縁膜上に前記複数の変調素子が配置されることによって前記空間光変調素子は前記基板の前記受光素子が形成される表面に配置されていることを特徴とする、光情報記録装置。