JP4813565B2 - 光偏向装置及びホログラム装置 - Google Patents

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Description

本発明は光ディスク、光カードなどの光束の照射により情報の記録又は再生可能なホログラム記録担体のためのホログラム装置に関し、さらに角度多重方式のホログラム装置などに用いられる光偏向装置に関する。
高密度情報記録のために、画像などの2次元データを高密度記録できるホログラムが注目されている。このホログラムの特徴は、記録情報を担持する信号光の波面を、参照光との光学干渉パターンを回折格子として、ホログラム記録担体へ記録することにある。すなわち、参照光及び信号光の光路を互いに空間的に分離して、両者をホログラム記録担体内で交差させ、干渉させ情報を記録する。
また、ホログラム記録担体に光学干渉パターンを多重記録を行うことによって記録容量を飛躍的に増大させることができる。例えば、角度多重方式では、記録時のホログラム記録担体内において、信号光に対する参照光の角度(交差角度ともいう)を僅かずつ変更して一定時間角度を維持することによって、同一エリアに角度ごとに異なる記録情報を多重記録できる。
図1に示すように、ホログラム記録担体2へ垂直入射する信号光SB1〜SBnに対して参照光RB1〜RBnの交差角度Q1〜Qnを変化させながら、ホログラム記録担体2の同じ箇所に複数のホログラムを記録する角度多重記録を行う時、参照光の入射角度は連続的に変化させるのではなく、交差角度Q1で記録に要する時間だけ静止し、その後、交差角度Q2まで変化させて静止し、交差角度Q3まで移動して静止し、ホログラムHG1〜HGn(回折格子)を書き込むという動作を繰り返す必要がある。
例えば、参照光用のミラーを回転並びに並進運動させることにより、ホログラムホログラム記録担体2に照射する参照光の角度を変化させる方法がある(特許文献1、参照)。
また、ガルバノミラーとテレセントリック光学系を組み合わせて参照光の角度を変化させる方法がある(特許文献2、参照)。
ホログラムの角度多重記録を行う際に、参照光の照射角度を、ホログラムの記録位置を中心として振るため、一般に、角度多重方式のホログラム装置では、ホログラム記録担体へ照射する参照光の角度を変更する機構として、いわゆる4f光学系及びガルバノミラーGMからなる光偏向装置が用いられる。例えば、図2に示すように、焦点距離の等しい(f1=f2)第1レンズL1、第2レンズL2を一直線に光軸上に配置したテレセントリック光学系では第1レンズL1、第2レンズL2の一端の焦点が一致するように並べられ、一方端のレンズ焦点(共役点)にガルバノミラーGMの回転軸が配置され他方端のレンズ焦点(共役点)にホログラム記録担体2が配置されている。
特開2004−69722 特開2005−310308
特許文献1及び特許文献2のようにミラーを動かして角度を変化させる場合、参照光の角度を一定に静止させるためには、静止状態にあるミラーを次の角度まで急激に(高速に)移動して静止、また移動して静止、という動作を延々と繰り返す必要があり、駆動機構に対しての負荷も大きく、高速な動作をさせるのも難しい。
そこで、本発明の解決しようとする課題には、ミラー駆動機構の低負荷化を可能にする光偏向装置及びホログラム装置を提供することが一例として挙げられる。
請求項1記載の光偏向装置は、入力された光束を偏向する光偏向装置であって、
光軸上に少なくとも2つの共役点を有する光学系を有し、一方の前記共役点を通過して前記光学系へ入力された光束を、その進行方向を変化させつつ他方の前記共役点を通過しかつ前記光軸から偏向角度を有する出力光束として偏向する粗動光偏向装置と、
前記光学系中に配置されかつ前記入力された光束へ偏向を与え、前記出力光束の偏向角度を、所定時間において前記偏向角度と異なる第2偏向角度へ変化させる微動光偏向装置と、からなることを特徴とする。
請求項11記載のホログラム装置は、参照光及び信号光の光学干渉パターンを回折格子として内部に保存するホログラム記録担体へ情報を記録又は再生するホログラム装置であって、
可干渉性光から、参照光と、記録情報に応じて前記可干渉性光を変調した信号光と、を生成する光生成手段と、
前記参照光及び前記信号光の光路を互いに空間的に分離して、いずれか一方の光路に、他方の光路を交差させ、前記参照光及び信号光を干渉させる干渉手段と、
前記参照光及び信号光の光路の交差点にホログラム記録担体を着脱自在に支持する支持部と、
前記参照光が前記ホログラム記録担体に照射された際に前記ホログラム記録担体の回折格子から回折した光を受光する像検出手段と、前記参照光の光束を偏向する光偏向装置と、を含み、
前記光偏向装置は、光軸上に少なくとも2つの共役点を有する光学系を有し、入力側の前記共役点を通過して前記光学系へ入力された前記参照光の光束を、その進行方向を変化させつつ前記交差点に一致した出力側の前記共役点に向けて前記光軸から互いに異なる偏向角度の角度方向から偏向せしめる粗動光偏向装置と、
前記光学系中に配置されかつ前記参照光の光束へ、その進行方向の変化を相殺する偏向を与え所定時間において前記参照光の光束を静止させる微動光偏向装置と、
前記粗動光偏向装置及び微動光偏向装置に対して情報の記録又は再生の際に前記参照光の光束の前記角度方向を選択する制御をなす駆動回路と、を含むことを特徴とする。
角度多重記録を行う時の光の角度を変更する場合を説明する概略部分断面図である。 テレセントリック光学系を説明する概略斜視図である。 本発明による実施形態のホログラム装置の概略を示す構成図である。 本発明による実施形態の光偏向装置におけるホログラム記録担体に照射する参照光の時間に関する偏向角度の変化を示す特性のグラフである。 本発明による実施形態の光偏向装置を示す構成図である。 本発明による実施形態の光偏向装置の液晶偏向素子を示す断面図である。 本発明による実施形態の光偏向装置の液晶偏向素子における印加電圧に対する光束の偏向角度と関係を示すグラフである。 本発明による実施形態の光偏向装置の液晶偏向素子における時間に対する印加電圧と関係を示すグラフである。 本発明による実施形態の光偏向装置の液晶偏向素子における時間に対する光束の偏向角度のと関係を示すcである。 4f光学系を示す概略構成図である。 本発明による実施形態の光偏向装置のガルバノミラーからホログラム記録担体までの参照光の光路図を示す図である。 本本発明による実施形態の光偏向装置のガルバノミラーによる偏向角度と経過した時間の関係を示すグラフである。 本発明による実施形態の光偏向装置の液晶偏向素子による偏向角度と経過した時間の関係を示すグラフである。 本発明による実施形態の光偏向装置におけるホログラム記録担体に照射する参照光の時間に関する偏向角度の変化を示す特性のグラフである。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の参照光の光路図を示す図である。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の参照光の光路図を示す図である。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の参照光の光路図を示す図である。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の参照光の光路図を示す図である。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の参照光の光路図を示す図である。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の参照光の光路図を示す図である。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の参照光の光路図を示す図である。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の参照光の光路図を示す図である。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の参照光の光路図を示す図である。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の参照光の光路図を示す図である。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の参照光の光路図を示す図である。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の参照光の光路図を示す図である。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の光検出器の出力波形を示すグラフである。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の光検出器の出力波形を示すグラフである。 本発明による実施形態の光偏向装置におけるホログラム記録担体に照射する参照光の時間に関する偏向角度の変化を示す特性のグラフである。 本発明による実施形態の光偏向装置における参照光ミラー駆動回路によるガルバノミラーと微動制御回路による液晶偏向素子とを組み合わせた参照光の動作処理を示すフローチャートである。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の参照光の光路図を示す図である。 本発明による実施形態の光偏向装置における参照光ミラー駆動回路によるガルバノミラーと微動制御回路による液晶偏向素子とを組み合わせた参照光の動作処理を示すフローチャートである。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の参照光の光路図を示す図である。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の光検出器の受光素子を示す正面図である。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の光検出器の受光素子を示す正面図である。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の光検出器の受光素子を示す正面図である。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の光検出器の受光素子を示す正面図である。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の光検出器の受光素子を示す正面図である。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の光検出器の受光素子を示す正面図である。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の液晶偏向素子を示す断面図である。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の液晶偏向素子の電極における電圧印加側から接地側の電圧分布を示すグラフである。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の液晶偏向素子の電極における電圧印加側から接地側に対応する液晶層の屈折率分布を示すグラフである。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の液晶偏向素子を示す断面図である。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の液晶偏向素子の電極における電圧印加側から接地側の電圧分布を示すグラフである。 本発明による他の実施形態の光偏向装置の液晶偏向素子の電極における電圧印加側から接地側に対応する液晶層の屈折率分布を示すグラフである。
符号の説明
2…ホログラム記録担体
10…光偏向装置
100…ホログラム装置
CL…コリメータレンズ
FAD…微動制御回路
GM…ガルバノミラー
HP…ハーフミラープリズム
IS…像センサ
LCDE…液晶偏向素子
LD…レーザ光源
MD…参照光ミラー駆動回路
OBA…第1対物レンズ
OBB…第2対物レンズ
RB…参照光
SB…信号光
SLM…空間光変調器
発明を実施するための形態
以下に本発明の第1の実施形態としてホログラム装置の一例を図面を参照しつつ説明する。
<ホログラム装置>
図3は、ホログラム記録担体2の記録又は再生用の光偏向装置10を用いたホログラム装置100の概略構成を示す。
ホログラム記録担体2における記録媒体は、例えば、フォトポリマや、光異方性材料や、フォトリフラクティブ材料や、ホールバーニング材料、フォトクロミック材料など光学干渉パターンを保存できる透光性の光感応材料が用いられる。
ホログラム装置は、ホログラムの記録及び再生用のレーザ光源LD、コリメータレンズCL、ハーフミラープリズムHPを有する。レーザ光源LDの波長は、ホログラム記録担体2の光学干渉パターンを保存できる透光性の光感応材料が反応する波長である。コリメータレンズCLはレーザ光源LDからの発散する可干渉光を平行光に変換する。ハーフミラープリズムHPは平行光を直角方向に分離して、参照光及び信号光用の光束を生成する(光生成手段、干渉手段)。
ホログラム装置は、参照光用光学系として、光偏向装置10や、アパーチャーAPPを有する(光生成手段、干渉手段)。光偏向装置10はガルバノミラーGM及び4f光学系のレンズなどを含む粗動光偏向装置と、透過型の液晶偏向素子LCDEなどの微動光偏向装置を含む。ガルバノミラーGMは、その回転軸を駆動するアクチュエータを制御する参照光ミラー駆動回路MDによって、駆動される。液晶偏向素子LCDEは、その透過する光束の進行方向を変化、すなわち偏向する作用を有し、微動制御回路FADによって、駆動される。
図3に示すように、4f光学系は、その光軸に第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4が一直線に配置され、隣り合うレンズの焦点が互いに一致(共焦点)するように並べられ、一方端のレンズ焦点(共役点)にガルバノミラーGMの回転軸が配置され他方端のレンズ焦点(共役点)にホログラム記録担体2が配置されている。第2レンズL2と第3レンズL3の間の焦点(共役点)に液晶偏向素子LCDEが配置されている。液晶偏向素子LCDEについては後に詳述する。
ホログラム装置は、信号光用光学系として、空間光変調器SLM、第1対物レンズOBA(フーリエ変換レンズ)を有する。空間光変調器はマトリクス状に分割された複数画素各々に入射光の透過又は遮光する空間変調機能を有し、電気的制御により必要な空間変調された信号光のみ第1対物レンズOBAへ供給する。すなわち、この空間光変調器SLMはその駆動回路(図示せず)に接続され、これからの記録すべきページデータ(平面上の明暗ドットパターンなどの2次元データの情報パターン)に基づいた分布を有するように平行光束を変調して、信号光を生成する。
ホログラム装置は、再生用光学系として、第1対物レンズOBAと共軸にして焦点が一致した第2対物レンズOBB(フーリエ変換レンズ)及び像センサISを有する(像検出手段)。像センサISは、参照光がホログラム記録層に照射された際にホログラム記録担体2から第2対物レンズOBBを介して通過する再生光を受光する像検出手段として機能する。像センサISはCCD(電荷結合素子)やCMOS(相補型金属酸化膜半導体装置)などのアレイからなる光電変換素子である。ここで、空間光変調器SLM、第1対物レンズOBA、第2対物レンズOBB及び像センサISは、レーザ光源LDからの光束の光軸上に4f光学系として配置されている。
さらに、ホログラム装置は、参照光及び信号光の光路の交差点(第1及び第2対物レンズ間)にホログラム記録担体2を着脱自在に支持する支持部を備えている。
ホログラム装置の動作は次のとおりである。
レーザ光源LDから出射された発散光はコリメータレンズCLで平行光束に変換されハーフミラープリズムHPにて2つの光路に分離される。
ホログラムの記録時においては、ハーフミラープリズムHPで分岐した光は空間変調器SLMに入射し、ここでページデータに応じて空間的に変調され信号光SBとなる。信号光SBは対物レンズOBAに入射しホログラム記録担体2に入射する。
ホログラムの記録時及び再生時においても、参照光RBはアパーチャーAPPにて開口制限され、適度な光束径に変換されて、光偏向装置10のガルバノミラーGMによりホログラム記録担体2へ反射される。ホログラムの記録時では、反射された参照光RBは4f光学系を経てホログラム記録担体2中の信号光SBと一点で交差する。角度多重記録では、参照光の4f光学系光軸からの偏向角度を持って参照光を該交差点を中心として振る。偏向角度は偏向された光束と該光学系光軸となす角度である。
ガルバノミラーGMにより参照光RBを、該交差点を中心に回転せしめると同時に、光偏向装置10の液晶偏向素子LCDEより、出力光束の偏向角度の経時変化を相殺する偏向を与え所定時間において参照光RBを静止、停止することでホログラム記録担体2中にホログラムが角度多重され複数のホログラム(ブック)が記録される。液晶偏向素子LCDEは、その透過する光束へ偏向を与え、ガルバノミラーGMによる出力光束の第1偏向角度を、所定時間において第1偏向角度と異なる第2偏向角度θ2へ変化させる。すなわち、回転するガルバノミラーGMと液晶偏向素子LCDEの組み合わせにより、ホログラム記録担体2に照射する参照光の時間に関する偏向角度θ2を、図4のようにステップ状に変化させる。
所定のブックを記録し終わった後にホログラム記録担体2を移動させて、別の領域に再びブックを記録する。
ホログラムの再生時においては、空間光変調器SLMを遮光状態とすることによって信号光SBの照射を止め、参照光RBのみを記録時とほぼ同じ角度でホログラム記録担体2へ入射して、参照光RBの入射角度に対応したホログラムのみから信号光が再構築され、第2対物レンズOBBにより像センサIS上に結像する。像センサISにて再生像を読み取ることでページデータへ光電変換され記録した信号が再生される。
<光偏向装置>
図5は光偏向装置10を示す。光偏向装置10は4f光学系及びガルバノミラーGMからなる粗動光偏向装置と液晶偏向素子LCDEの微動光偏向装置とからなる。
粗動光偏向装置は、光軸上に少なくとも2つの共役点を有する上述したような共焦点の例えば4f光学系を有し、入力側の共役点を通過して光学系へ入力された参照光の光束を、その進行方向を変化させつつ交差点に一致した出力側の共役点に向けて光軸から互いに異なる偏向角度の角度方向から偏向せしめる。図5の第1〜4レンズL1〜L4は一例として焦点距離の等しい(f1=f2=f3=f4)場合の4f光学系を示したが、これには限定されず、他の共焦点光学系も用い得る。
液晶偏向素子LCDEなどの微動光偏向装置は、光学系中に配置されかつ参照光の光束へ、その進行方向の変化を相殺する偏向を与え所定時間において参照光の光束を静止させる。
光偏向装置10は、さらに、粗動光偏向装置及び微動光偏向装置に対して情報の記録又は再生の際に参照光の光束の角度方向を選択する制御をなす駆動回路、すなわち、ガルバノミラーGMを駆動する参照光ミラー駆動回路MDと、透過する光束の進行方向を変化、すなわち偏向するように駆動する微動制御回路FADを含む。
<微動光偏向装置>
まず、微動光偏向装置の液晶偏向素子LCDEの構造、動作について詳細に説明する。
液晶偏向素子LCDEは、図6に示すように、光軸に沿って入射した光(参照光RB)を、該光軸からの偏向角度θLだけ偏向して出力するものである。
例えば液晶偏向素子LCDEは、断面がくさび状の液晶層を透明電極を介してガラス基板でサンドイッチすることで実現できる。図6に示すように、液晶偏向素子LCDEは、一対のガラス基板12の内面の対向するインジウムスズ酸化物などからなる透明電極13に配向膜14を介して挟まれた液晶11からなり、該基板周りが封止された透過型の液晶素子である。なお、近接する液晶分子の軸の向き(配向)を規定する配向膜14を省略することもできる。一対のガラス基板12の外面は平行平面であるが、液晶11の断面においてくさび状(その膜厚が光軸に垂直な平面から所定角度で傾斜するように)の界面となるように液晶層が形成されている。液晶層の膜厚は、光軸から偏向光束(偏向角度)が表れる側が厚く反対側には薄くなるように液晶層が形成されている。微動制御回路FADにより透明電極13へ電圧が印加される。印加電圧を変化させると、内部の液晶の屈折率が変化するため、光の屈折角度が変わり、結果として、印加電圧Vに比例して光を偏向させる、すなわち光束の偏向の程度(偏向角度θL)を変えることが可能となる(図7、参照)。
因みに、ガルバノミラーGMの代わりに液晶偏向素子LCDE単独を用いることで、素子を物理的に動かすことなく参照光の角度を振ることができるが(例えば、特開2003−195274参照)、液晶偏向素子LCDEの特性上大きな角度で光束を偏向させるには限界がある。偏向角度を大きくしようとすれば、液晶層膜厚を厚くする必要があるが、厚くすることで応答速度が著しく損なわれてしまうため、この液晶偏向素子LCDEだけで、十分な偏向角度を満たすことはできない。角度多重により多くの情報を多重するために、ガルバノミラーGMによる粗動光偏向装置に加え液晶偏向素子LCDEなどの微動光偏向装置を組み合わせることにより、ガルバノミラーGMを連続動作させたままで、ステップ状の角度変化を与える偏向装置が実現できる。
液晶偏向素子LCDEは液晶分子以外の要素に物理的な動きを伴わずに、電気的に偏向角度を変化させることができる。
また、図8に示すような鋸歯状の印加電圧Vを経時的に液晶偏向素子LCDEへ入力すれば、図9に示すように参照光RBの偏向角度θLも時間的に鋸歯状に変化させることができる。
<粗動光偏向装置>
次に、粗動光偏向装置のガルバノミラーGMと液晶偏向素子LCDEを組み合わせた場合の参照光の動作について詳細に説明する。
一般に図10に示すような共焦点のレンズLa、Lbのレンズ構成で焦点面1と焦点面2が互いに物体と像の結像関係にある時、これを4f光学系または4f系と呼ぶが、上述のとおりである。ここでfa、fbはそれぞれのレンズLa、Lbの焦点距離を表す。
図11はガルバノミラーGMからホログラム記録担体2までの参照光RBの光路図を示したものである。
ガルバノミラーGMで反射した参照光RBは、偏向角度θ1で焦点距離f1の第1レンズL1に入射して、焦点距離f2の第2レンズL2を経て、偏向角度θ1'で液晶偏向素子LCDEに入射する。ここでガルバノミラーGMの位置と液晶偏向素子LCDEの位置は互いに4f系の結像関係を満たすように配置されており、ガルバノミラーGMから、どの方向に反射した光も、液晶偏向素子LCDE上の特定の点(光軸上の共役点)へと導かれる。
次に液晶偏向素子LCDEを透過した光は、液晶偏向素子LCDEで偏向角度θ1'に所定の偏向角度θLが加えられて偏向角度θ2(第2偏向角度)に偏向された後、焦点距離f3の第3レンズL3と焦点距離f4の第4レンズL4を経て、偏向角度θ2'でホログラム記録担体2へと導かれる。ここで、液晶偏向素子LCDEとホログラム記録担体2が互いに4f系の結像関係にあるように配置されており、液晶偏向素子LCDEからどの方向に出射した光も、ホログラム記録担体2上の特定の点(信号光との交差点)へと導かれる。つまりガルバノミラーGMで光線の角度を振った場合でも、常にホログラム記録担体2上のある点へと参照光を導くことが可能となる。
ここで、ガルバノミラーGMの回転角をφとし、φ=0の時に反射光が光軸上を進むものとする。ガルバノミラーGMによる反射光が光軸となす偏向角度θ1はφの2倍となる。近軸領域では液晶偏向素子LCDEへの入射光束の偏向角度θ1'は偏向角度θ1と線形な関係にあり、参照光ミラー駆動回路MDによりガルバノミラーGMを一定速度で回転させた時、液晶偏向素子LCDEへの入射角(偏向角度θ1')と時間tの関係は線形な比例関係となる。図12にガルバノミラーによる偏向角度θ1'と経過した時間tの関係を示す。
液晶偏向素子LCDEの偏向角度θLは、図13に示す鋸歯波の経時変化になるように、電圧が印加されている。この状態鋸歯波の斜面の傾きは図12に示す偏向角度θ1'の経時変化の傾きと大きさが同じで逆符号となるようにする。そうすることにより液晶偏向素子LCDEを通過した参照光の偏向角度θ2は、図14に示すようなステップ状の経時変化をすることとなる。このように、微動光偏向装置の液晶偏向素子LCDEは参照光RBへ本来の出力光束の偏向角度の経時変化を相殺する偏向を与え、所定時間において参照光RBの出力光束を静止させることができる。かかる鋸歯波の波長(所定静止時間)を微動制御回路FADのメモリに参照テーブルとして記憶させておけば、粗動光偏向装置のガルバノミラーGMの回転と同期して、参照光のステップ状の駆動が可能となる。
要するに、液晶偏向素子LCDEとホログラム記録担体2が結像位置にあることから、ホログラム記録担体2に入射する光束の偏向角度θ2'と偏向角度θ2は線形な関係であり、ホログラム記録担体2に入射する光の角度も図14に示すようなステップ状の特性を得ることができる。
以上の動作により、角度多重方式ホログラム記録はホログラム記録担体2中において信号光SBの角度と参照光RBの角度の相対的交差角度を所定時間維持せしめることでホログラムを安定して記録することができる。
このように、2つの偏向装置、粗動光偏向装置と微動光偏向装置を用いることにより、ある目標点(ホログラム記録担体2)に入射する参照光の角度をステップ状に、大きな角度範囲で振ることができる。粗動光偏向装置において、微動光偏向装置と目標点の間はそれぞれ結像関係(共役)で結ばれている。実施形態によれば、粗動偏向装置(4f系及びガルバノミラーなど)は偏向角度を線形に変化させることができ、その角度範囲が大きいことに加え、微動偏向装置(液晶偏向素子LCDEなど)が液晶以外の物理的な動作を伴わずに電気的に偏向角度を鋸歯波状に変化させることができる。
<他の実施形態>
第2の実施形態は、図15に示すように、上記の透過型の液晶偏向素子LCDEを反射型の液晶偏向素子LCDE2へ代え、液晶偏向素子LCDE2の裏面の反射面で液晶層(電圧印加で屈折率が変化する)を参照光が往復するように第3レンズL3を省略して第3レンズL3の機能を第2レンズL2に担わせるように構成し、さらに、上記の第1及び2レンズL1、L2の間の共役点に偏光ビームスプリッタPBSを置き、偏光ビームスプリッタPBSと第2レンズL2の間に四分の一波長板λ/4を配置して偏光ビームスプリッタPBSにより参照光RBを分岐して液晶偏向素子LCDE2からの反射光を第4レンズL4を介してホログラム記録担体2へ導くようにした以外、上記の第1の実施形態と同一である。この実施形態では、反射型の液晶偏向素子LCDE2における液晶をくさび形状断面とする必要な無く、装置構造が簡素になる利点がある。
第3の実施形態は、図16に示すように、上記の第1及び2レンズL1、L2間の偏光ビームスプリッタPBSをガルバノミラーGMと第1レンズL1の間に移し、第4レンズL4を省略して、反射して第1及び2レンズL1、L2から戻る参照光RBを偏光ビームスプリッタPBSにより分岐して直接、ホログラム記録担体2へ導くようにした以外、上記の第2の実施形態と同一である。この実施形態では、反射型の液晶偏向素子LCDE2における液晶をくさび形状断面とする必要な無く、装置構造が簡素になる利点がある。
第4の実施形態は、図17に示すように、上記の第1の実施形態のガルバノミラーGMと透過型の液晶偏向素子LCDEの位置を置換して、液晶偏向素子LCDEを通った後にガルバノミラーGMに入射する構成とした以外、上記の第1の実施形態と同一である。この実施形態では、ガルバノミラーGMの回転軸を第2及び3レンズL2、L3の間の焦点(共役点)に配置しているので、レンズ群の直線上の配置以外に配置の自由が広がる利点がある。
第5の実施形態は、図18に示すように、上記の第4の実施形態の透過型の液晶偏向素子LCDEを反射型の液晶偏向素子LCDE2へ代え、液晶偏向素子LCDE2の裏面の反射面で液晶層(電圧印加で屈折率が変化する)を参照光が通過するように第3レンズL3を省略して第3レンズL3の機能を第2レンズL2に担わせるように構成し、さらに、上記の第1及び2レンズL1、L2間の共役点に偏光ビームスプリッタPBSを置き、偏光ビームスプリッタPBSと第2レンズL2の間に四分の一波長板λ/4を配置して偏光ビームスプリッタPBSにより参照光RBを分岐してガルバノミラーGMからの反射光を第4レンズL4を介してホログラム記録担体2へ導くようにした以外、上記の第4の実施形態と同一である。この実施形態では、反射型の液晶偏向素子LCDE2における液晶をくさび形状断面とする必要な無く、装置構造が簡素になる利点がある。
第6の実施形態は、図19に示すように、上記の第5の実施形態の反射型の液晶偏向素子LCDE2を透過型の液晶偏向素子LCDEへ代え、第1及び2レンズL1、L2間の偏光ビームスプリッタPBSをガルバノミラーGMと第1レンズL1の間に移し、第4レンズL4を省略して、反射して第1及び2レンズL1、L2から戻る参照光RBを偏光ビームスプリッタPBSにより分岐して直接、ホログラム記録担体2へ導くようにした以外、上記の第5の実施形態と同一である。
第7の実施形態は、図20に示すように、上記の第1の実施形態のガルバノミラーGMの位置に、追加の4f系レンズ群4f1’が結像関係を維持するように加えた以外、上記の第1の実施形態と同一である。この実施形態では第1及び第2の4f系レンズ群4f1、4f2に加えて追加の4f系レンズ群4f1’がガルバノミラーGMの側にあるが、第8の実施形態では、図21に示すように、第1及び第2の4f系レンズ群4f1、4f2の間に追加の4f系レンズ群4f1’を加えてもよい。すなわち、ガルバノミラーGMと液晶偏向素子LCDEの間や、液晶偏向素子LCDEとホログラム記録担体2の間などの4f系のところを、結像関係で結ばれていれば、4f系を2つ以上つなげたレンズ系などで構成することができる。
第9の実施形態は、図22に示すように、上記の第8の実施形態の第1の4f系レンズ群4f1に代えて、2つの焦点で足りるレンズ系、例えば、フーリエ変換レンズ系fLとした以外、上記の第8の実施形態と同一である。すなわち、さらに結像関係で結ばれていればレンズ系はとわない。
第10の実施形態は、図23に示すように、上記の第1の実施形態の液晶偏向素子LCDEの位置にこれに代えてホログラム記録担体2を配置して、さらにガルバノミラーGMの位置にこれに代えて液晶偏向素子とガルバノミラーを一体としたガルバノミラー液晶偏向素子GMLCを配置して、第3レンズL3及び第4レンズL4を省略した以外、上記の第1の実施形態と同一である。この実施形態では、液晶偏向素子LCDE2の裏面の反射面がガルバノミラーGMの回転軸を含んでおり焦点(共役点)に配置しているので、1つの結像関係だけで構成でき、装置構造が簡素になる利点がある。
第11の実施形態では、図24に示すように、上記の第10の実施形態のガルバノミラー液晶偏向素子GMLCに代えてガルバノミラーGMを配置して、このガルバノミラーGM近傍に液晶偏向素子LCDEを配置した以外、上記の第10の実施形態と同一である。この実施形態では、通常はガルバノミラーGMと液晶偏向素子LCDEは互いに結像関係の位置にあるように配置されるが、液晶偏向素子LCDEを結像位置の近傍に置いても、1つの結像関係だけで構成でき、ある程度の効果を得ることができる。
<第1の変形例>
上記実施形態では、ガルバノミラーGMの偏向角度と液晶偏向素子LCDEによる偏向角度とを同期させるために微動制御回路FADのメモリにあらかじめ記憶したテーブルを利用しているが、変形例においては、実際の光の挙動を検出することにより、サーボループを構成できる。
図25(側面図)に第1の変形例を示すが、これは、上記の第1の実施形態(図11)の第1及び2レンズL1、L2間に入力側光検出器PD1と協働するハーフミラープリズムHP1を配置して入力側の光の一部を検出し、かつ第3及び4レンズL3、L4間に出力側光検出器PD2と協働するハーフミラープリズムHP2を配置して出力側の光の一部を検出し、それぞれの光検出器からの出力を元に、微動制御回路FADによって液晶偏向素子LCDEの印加電圧を制御するようにした以外、上記の第1の実施形態と同一である。
図25及び図26(上面図)に示すように、ハーフミラープリズムHP1はガルバノミラーGMと液晶偏向素子LCDEの間の光の一部を光軸から垂直に分岐させ、入力側光検出器PD1の受光素子Det1に導く。受光素子Det1は光軸の垂直方向に伸長して光軸方向に並設された複数の等幅の長方形受光部を有し、長方形受光部は交互に異なる極性のオペアンプAP1の入力へ接続されている。
ハーフミラープリズムHP2は液晶偏向素子LCDEとホログラム記録担体2の間の光の一部を光軸から垂直に分岐させ、出力側光検出器PD2の受光素子Det2に導く。受光素子Det2は、光軸の垂直方向に伸長して光軸方向に並設された複数の等幅の長方形受光部を有し、長方形受光部は交互に異なる極性のオペアンプAP2の入力へ接続されている。
入出力側の2つの受光素子Det1、Det2はいずれも、受光するビーム光スポットが移動(光軸方向)すると、図27に示すように両光検出器のオペアンプAP1、AP2の出力波形Sig1、Sig2は正弦波となる。すなわち、いずれの光検出器の受光素子は図のように短冊状に分割されており、所定演算を行い正弦波出力信号を得るようになっている。
第1の変形例の動作説明をする。
最初に液晶偏向素子LCDEが動作していないとする。
第1レンズL1と第2レンズL2の間におかれたハーフミラープリズムHP1によって、光の一部が入力側受光素子Det1へと導かれる。
図26に示すように、入力側受光素子Det1は第1レンズL1による光の集光点付近に配置され、ガルバノミラーGMが初期位置にある時、入力側受光素子Det1上の光スポットはaの位置にあるものとする。
ガルバノミラーGMが一定の速度で角度を変える時、偏向角度θ1も線形に増加していき、入力側受光素子Det1上の光スポットの位置もbからc、dと移動していく。また、f1=f2であるので、偏向角度θ1=偏向角度θ1'である。
このとき入力側光検出器PD1の光入力側信号Sig1の波形は図28のような正弦波となり、波形上の点a〜dは入力側受光素子Det1上の光スポットの位置a〜dと対応している。
第3レンズL3の後にも、ハーフミラープリズムHP2により、光の一部が出力側受光素子Det2へと導かれる。この場合、出力側受光素子Det2は入力側受光素子Det1と同じ形状となっており、同様の演算により同様の光出力側信号Sig2を得るようになっている。
液晶偏向素子LCDEが動作していないので偏向角度θ2=偏向角度θ1'であり、ガルバノミラーGMの動きにより入力側受光素子Det1上の光スポットがa,b,c,dと移動する時、出力側受光素子Det2上の光スポットもa',b',c',d'と移動する。
次に、液晶偏向素子LCDEを動作させる。
液晶偏向素子LCDEが動作することで、液晶偏向素子LCDEへの光の入射角に印加電圧に応じた偏向角度θLが加えられたものが出射角度、偏向角度θ2となる。
出力側受光素子Det2上の光スポットがa'の位置にある時、光出力側信号Sig2の値は0である。
液晶偏向素子LCDEの印加電圧は光出力側信号Sig2の値が0を維持するように制御される。
入力側受光素子Det1上の光スポットがaからbへと向かう間、出力側受光素子Det2上の光スポットはa'の位置に固定され、偏向角度θ2の値も初期値(偏向角度θ20)を維持している。
光入力側信号Sig1の信号の符号が負から正に変わると同時に、つまり光スポットの位置がbの位置に来た時に、液晶偏向素子LCDEの印加電圧を0にリセットする。そのとき、液晶偏向素子LCDEは何も動作していないのと同じ状態となり、偏向角度θ1=偏向角度θ2となる。
このとき出力側受光素子Det2上の光スポットの位置はb'に移動する。
液晶偏向素子LCDEの印加電圧がリセットされると、次の習慣には再び光出力側信号Sig2が0を維持するように電圧を制御される。
出力側受光素子Det2上の光スポットがb'の位置にある時光出力側信号Sig2の値は0になっているので、出力側受光素子Det2上の光スポットがb'の位置を維持するように電圧が制御される。
偏向角度θ2の値も、偏向角度θ20+Δθという別の角度を維持する。
以下、同様の処理を繰り返すことで、液晶偏向素子LCDEを出射する光の角度及びホログラム記録担体2に入射する角度は、図29の特性のようにステップ状の変化をすることになる。このように、短冊状受光素子を有する入出力側の光検出器の2つを用いて、一方の出力側受光素子Det2からの出力信号を用いて液晶偏向素子LCDEを出射する光の角度を一定に保ち、他方、入力側受光素子Det1の出力信号を用いて、液晶偏向素子LCDEの印加電圧をリセットすることに、重要な意義がある。
次に、第1の変形例の参照光ミラー駆動回路MDによるガルバノミラーGMと微動制御回路FADによる液晶偏向素子LCDEとを組み合わせた参照光の動作処理についてフローチャートを用いて詳細に説明する。かかる動作処理は参照光ミラー駆動回路MD及び微動制御回路FADを司る制御装置による。
図30に示すように、動作処理を開始すると、ガルバノミラーGMの角度を初期値に設定する(ステップS1)。
次に、液晶偏向素子LCDEの電圧を初期値に設定する(ステップS2)。初期電圧の時には液晶偏向素子LCDEの偏向機能が働かないものとする。
次に、入力側受光素子Det1の位置を調整して、光スポットの位置がaの位置に来るようにする(ステップS3)。光スポットaの位置はどこでもよいが、この例の場合は入力側受光素子Det1の境界線上で光入力側信号Sig1の値は0となっている。
次に、出力側受光素子Det2の位置を調整して、光スポットの位置がa’の位置に来るようにする(ステップS4)。光スポットa’の位置もどこでもよいが、この例の場合は光検出器の境界線上で光出力側信号Sig2の値は0となっている。
次に、ガルバノミラーGMを一定速度で回転させる(ステップS5)。ここで、光入力側信号Sig1は正弦波状の変化をし始め、光出力側信号Sig2も同様の変化をし始める。
次に、光入力側信号Sig1の符号が負から正に変化したか否か判別する(ステップS6)。
負から正に変化した場合(yes)、液晶偏向素子LCDEの印加電圧を初期値にリセットして(ステップS7)、次のステップへ進む(ステップS8)。ここで、液晶偏向素子LCDEによる偏向機能が一瞬働かなくなるため、a’の位置にあった光スポットは、b’の位置に移動する。
ステップS6で負から正に変化しない場合(no)、次のステップへ進み、光出力側信号Sig2が0を超えるか否か判別する(ステップS8)。
ステップS8で光出力側信号Sig2が0を超える場合(yes)、液晶偏向素子LCDEの印加電圧を微少量だけ小さくして(ステップS9)、次のステップへ進む(ステップS10)。
ステップS8で光出力側信号Sig2が0を超えない場合(no)、次のステップへ進み、光出力側信号Sig2が0未満か否か判別する(ステップS10)。
ステップS10で光出力側信号Sig2が未満の場合(yes)、液晶偏向素子LCDEの印加電圧を微少量だけ大きくして(ステップS11)、次のステップへ進む(ステップS12)。
ステップS10で光出力側信号Sig2が未満でない場合(no)、次のステップへ進み、ガルバノミラーGMの回転角が最大値未満か否か判別する(ステップS12)。
ステップS12でガルバノミラーGMの回転角が最大値が未満の場合(yes)、ステップS6へ戻り、ステップを繰り返す。
ステップS12でガルバノミラーGMの回転角が最大値が未満でない場合(no)、終了する。
以上の動作処理を実行することで、液晶偏向素子LCDEを出射する光の角度及びホログラム記録担体2に入射する角度を、図29の特製のようにステップ状変化にすることができる。
<第2の変形例>
図31(側面図)に第2の変形例を示すが、これは参照光が液晶偏向素子LCDEに先に入射する場合の構成例であり、上記の第4の実施形態(図17)の第1及び2レンズL1、L2間に入力側光検出器PD1と協働するハーフミラープリズムHP1を配置して入力側の光の一部を検出し、かつ第3及び4レンズL3、L4間に出力側光検出器PD2と協働するハーフミラープリズムHP2を配置して出力側の光の一部を検出し、それぞれの光検出器からの出力を元に、微動制御回路FADによって液晶偏向素子LCDEの印加電圧を制御するようにした以外、上記の第4の実施形態と同一である。
図31に示すように、ハーフミラープリズムHP1はガルバノミラーGMと液晶偏向素子LCDEの間の光の一部を光軸から垂直に分岐させ、入力側光検出器PD1の受光素子Det1に導く。受光素子Det1は光軸の垂直方向に伸長して光軸方向に並設された2つの長方形受光部を有するが、第1の変形例と異なり受光素子が短冊状受光素子ではなく、2分割受光素子となっている。2つの長方形受光部はそれぞれ異なる極性のオペアンプAP1の入力へ接続されている。2分割されている入力側受光素子Det1は、おのおのの出力の差分からオペアンプAP1の光入力側信号Sig1を得るようになっている。
ハーフミラープリズムHP2は液晶偏向素子LCDEとホログラム記録担体2の間の光の一部を光軸から垂直に分岐させ、出力側光検出器PD2の受光素子Det2に導く。受光素子Det2は、第1の変形例と同様に、光軸の垂直方向に伸長して光軸方向に並設された複数の等幅の長方形受光部を有し、長方形受光部は交互に異なる極性のオペアンプAP2の入力へ接続されている。
第2の変形例の動作説明をする。
最初に液晶偏向素子LCDEが動作していないとする。
第1レンズL1と第2レンズL2の間におかれたハーフミラープリズムHP1によって、光の一部が入力側受光素子Det1へと導かれる。
入力側受光素子Det1は第1レンズL1による光の集光点付近に配置され、(電圧の印加がない時には)入力側受光素子Det1上の光スポットはpの位置にあるものとする。
また、第3レンズL3と第4レンズL4の間におかれたハーフミラープリズムHP2により光の一部が出力側受光素子Det2へと導かれる。
出力側受光素子Det2は出力側光検出器PD2の一部であり、第1の変形例と同様の光出力側信号Sig2を得るようになっている。
ガルバノミラーGMが初期位置にある時、出力側受光素子Det2上の光スポットはaの位置にあるものとする。
ガルバノミラーGMが一定の速度で角度を変える時、偏向角度θ2も線形に増加していき、出力側受光素子Det2上の光スポットの位置もbからc、dと移動していく。
このとき光出力側信号Sig2の波形は第1の変形例と同様な正弦波となる。
次に、液晶偏向素子LCDEを動作させる。
液晶偏向素子LCDEによる偏向角度をθL、ガルバノミラーGMの回転角度をφとすると、ガルバノミラーGMで反射した後の光の偏向角度θ2は偏向角度θ2=2*φ+θLとなる。微動制御回路FADにより偏向角度θLに適当な値を与えることで、偏向角度θ2の値を変化させることができる。
出力側受光素子Det2の出力は光スポットが初期位置のaにある状態では0であり、光出力側信号Sig2の値が0を維持し続けるように液晶偏向素子LCDEの印加電圧を微動制御回路FADで制御することで偏向角度θ2の値を初期値(偏向角度θ20)に維持することができる。
偏向角度θ2が初期値に固定されている状態でも、ガルバノミラーGMは回転を続けており、偏向角度θLも大きくなっていく。
入力側受光素子Det1上の光スポットは初期位置pからqに向かって移動していく。qの位置ではちょうど分割線の中央にビームがあり、この状態で入力側光検出器PD1の光入力側信号Sig1の値は0になる。
光入力側信号Sig1が0になった時に、微動制御回路FADにより液晶偏向素子LCDEへの印加電圧を0にリセットする。
そのリセットしたとき、液晶偏向素子LCDEは何も動作していないのと同じ状態となり、偏向角度θL=0となる。
このとき出力側受光素子Det2上の光スポットの位置はbに移動し、入力側受光素子Det1上の光スポットはpに戻る。
液晶偏向素子LCDEの印加電圧がリセットされると、再び光出力側信号Sig2が0を維持するように電圧を制御される。
液晶偏向素子LCDEのリセット後の出力側受光素子Det2上の光スポットの位置について、第1の変形例ではa'の位置からb'の位置にあるが、第2の変形例ではaの位置からbの位置にジャンプしており、ジャンプしたと同時に光出力側信号Sig2の値が0となるようになっている。このように正確に境界線上にジャンプする必要はなく、任意の場所にジャンプすればよい。ジャンプ後直ちに光出力側信号Sig2を0にするような制御がかかるため、最寄りの境界線上に光スポットが引き込まれる。
出力側受光素子Det2上の光スポットがbの位置にある時、光出力側信号Sig2の値は0になっているので、出力側受光素子Det2上の光スポットがbの位置を維持するように微動制御回路FADにより電圧が制御される。
偏向角度θ2の値も、偏向角度θ20+Δθという別の角度を維持する。
以下、同様の処理を繰り返すことで、液晶偏向素子LCDEを出射する光の角度及びホログラム記録担体2に入射する角度は、ステップ状の変化をすることになる。
次に、第2の変形例の参照光ミラー駆動回路MDによるガルバノミラーGMと微動制御回路FADによる液晶偏向素子LCDEとを組み合わせた参照光の動作処理についてフローチャートを用いて詳細に説明する。かかる動作処理は参照光ミラー駆動回路MD及び微動制御回路FADを司る制御装置による。
図32に示すように、動作処理を開始すると、まず、ガルバノミラーGMの角度を初期値に設定する(ステップS1)。
次に、液晶偏向素子LCDEの電圧を初期値に設定する(ステップS2)。初期電圧の時には液晶偏向素子LCDEの偏向機能が働かないものとする。
次に、入力側受光素子Det1の位置を調整して、光スポットの位置がpの位置に来るようにする(ステップS3)。pの位置は2分割の入力側受光素子Det1の右側(光入力側)ならどこでもよいが、この例の場合は入力側受光素子Det1上のpとqの間の長さがステップの幅を決めるので、必要に応じて適当な位置に調整すればよい。
次に、出力側受光素子Det2の位置を調整して、光スポットの位置がaの位置に来るようにする(ステップS4)。光スポットaの位置もどこでもよいが、この例の場合は光検出器の境界線上で光出力側信号Sig2の値は0となっている。
次に、ガルバノミラーGMを一定速度で回転させる(ステップS5)。ここで、光入力側信号Sig2は正弦波状の変化をし始める。
次に、光入力側信号Sig1の符号が負から正に変化したか否か判別する(ステップS6)。すなわち、入力側受光素子Det1上の光スポットがqの位置に来たかどうか判別する。
負から正に変化した場合(yes)、液晶偏向素子LCDEの印加電圧を初期値にリセットして(ステップS7)、次のステップへ進む(ステップS8)。ここで、液晶偏向素子LCDEによる偏向機能が一瞬働かなくなるため、aの位置にあった光スポットは、bの位置に移動する。入力側受光素子Det1上の光スポットは初期位置pに戻る。
ステップS6で負から正に変化しない場合(no)、次のステップへ進み、光出力側信号Sig2が0を超えるか否か判別する(ステップS8)。
ステップS8で光出力側信号Sig2が0を超える場合(yes)、液晶偏向素子LCDEの印加電圧を微少量だけ小さくして(ステップS9)、次のステップへ進む(ステップS10)。
ステップS8で光出力側信号Sig2が0を超えない場合(no)、次のステップへ進み、光出力側信号Sig2が0未満か否か判別する(ステップS10)。
ステップS10で光出力側信号Sig2が未満の場合(yes)、液晶偏向素子LCDEの印加電圧を微少量だけ大きくして(ステップS11)、次のステップへ進む(ステップS12)。
ステップS10で光出力側信号Sig2が未満でない場合(no)、次のステップへ進み、ガルバノミラーGMの回転角が最大値未満か否か判別する(ステップS12)。
ステップS12でガルバノミラーGMの回転角が最大値が未満の場合(yes)、ステップS6へ戻り、ステップを繰り返す。
ステップS12でガルバノミラーGMの回転角が最大値が未満でない場合(no)、終了する。
以上の動作処理を実行することで、液晶偏向素子LCDEを出射する光の角度及びホログラム記録担体2に入射する角度を、図29のようにステップ状変化にすることができる。
<他の変形例>
入力側受光素子Det1と出力側受光素子Det2の位置について、光検出器の受光素子へ分岐させるプリズムの位置は、4f系の2つのレンズの間である必要はない。
必要に応じてレンズを追加して、光検出器の受光素子上で集光させればよい。
また、完全な集光位置に光検出器の受光素子を置く必要もなく、集光位置近傍で、ある程度光スポットが大きさを持つ位置でもよい。
例えば、図33のように、第1の変形例の第1及び2レンズL1、L2間に配置したハーフミラープリズムHP1をガルバノミラーGMと第1レンズL1の間に変更して配置してハーフミラープリズムHP1から拡大レンズLLを介して入力側受光素子Det1へ光を導いた以外、第1の変形例と同様の構成も考えられる。
<光検出器の変形例>
光検出器において入出力側受光素子は短冊状受光素子であるが、基本的に図34のように、受光素子Detは光軸方向(ビームの移動方向)とそれに垂直な方向に伸長する複数の等幅の長方形受光部を有しており、奇数番目の受光素子の光検出器(34b)の出力和と偶数番目の受光素子の光検出器(34c)の出力和と差分を光検出器(34d)で得るように構成することもできる。
また、図35のように長方形受光部を櫛形状として光軸の入力側から奇数番目の光検出器と偶数番目の光検出器(35b)を一つの光検出器で構成しても同じ効果となる。
入出力側受光素子の長方形受光部各々の幅は全て等幅でなくてもよく、図36及び図37のように場所によってランダムな幅であったり、徐々に幅が大きくなる構成であってもよい。長方形受光部の幅や間隔を変えることは、上述のグラフに示したようなステップ状の角度特性におけるステップの幅や高さを変えることに相当する。
また、図38のように受光素子Det中に複数のパターンの長方形受光部を混在させることもできる。図のようにAの領域とBの領域とではパターン(幅が階段状に)が異なっており、状況によって受光素子Detを上下方向に移動させたり、光スポットの落ちる位置を変えて使うこともできる。
さらにまた、図39のように、上記の応用として、受光素子Detの長方形受光部パターンの幅を無段階に変化させてもよい。
このように、短冊受光素子Det各々の幅や間隔を変えることで、ステップ状に変化する角度特性の、ステップの幅や高さを変えることができる。
<液晶偏向素子の変形例>
上記したような液晶偏向素子LCDEは断面がくさび形状の液晶層を透明電極間に封入したものほかに、例えば、液晶層断面において屈折率分布を持たせるようにしてもよい。
例えば、図40のように、液晶偏向素子LCDEにおいて、その液晶層は均一の厚さにしておき、それを挟む片側の電極を複数の独立短冊電極Sで構成し、それぞれが所定の抵抗器Rで直列接続されるように構成する。矩形の透明電極の複数が平行パターンとして並設されて、その一端の電極A(電圧印加側)に電圧を印加される。Aの位置に電圧を印加、他端の電極Bの位置(接地側)を接地(またはA点とは異なる電圧値を印加)することにより、電極A−B間は図41のような電圧分布Vとなり、液晶層C−C'間の屈折率分布n1−n2は図42のようになる。この構成でも光線を偏向させる働きを持たせることができる。
また、図43のように、複数の電極を抵抗器で接続する代わりに、電極部分A−B間に連続的に抵抗値が分布した電極13bを用いることによっても同様の効果を得られる。すなわち、電極A−B間は図44のような電圧分布Vとなり、液晶層C−C'間の屈折率分布n1−n2は図45のようになる。この構成でも光線を偏向させる働きを持たせることができる。

Claims (11)

  1. 入力された光束を偏向する光偏向装置であって、
    光学系を有し、一方の共役点を通過して前記光学系へ入力された光束を、その進行方向を変化させつつ他方の共役点を通過しかつ前記光軸からの偏向角度を有する出力光束として偏向する粗動光偏向装置と、
    前記光学系中に配置されかつ前記入力された光束へ偏向を与え、前記出力光束の偏向角度を、所定時間において前記偏向角度と異なる第2偏向角度へ変化させる微動光偏向装置と、からなり、
    前記粗動光偏向装置において前記微動光偏向装置を通過していない光束の一部を導き、前記光軸に対する前記光束の角度に応じて変化する光入力側信号を算出する入力側光検出器と、
    前記微動光偏向装置通過後の光束の一部を導き、前記光軸に対する前記光束の角度に応じて変化する光出力側信号を算出する出力側光検出器と、を備え、
    前記駆動回路は、光入力側信号及び光出力側信号を基に、前記微動光偏向装置に印加する電圧を制御し、経時変化に対する前記偏向角度を階段状に変化させることを特徴とする光偏向装置。
  2. 前記微動光偏向装置は、前記出力光束の偏向角度の経時変化を相殺する偏向を与え所定時間において前記出力光束を静止させることを特徴とする請求項1に記載の光偏向装置。
  3. 前記一方の前記共役点にはガルバノミラーが配置され、前記ガルバノミラーの回転軸上に前記共役点が位置することを特徴とする請求項1又は2に記載の光偏向装置。
  4. 前記微動光偏向装置が液晶偏向素子であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光偏向装置。
  5. 前記液晶偏向素子が前記粗動光偏向装置の前記光学系の前記共役点に配置されたことを特徴とする請求項に記載の光偏向装置。
  6. 経時変化に対する前記偏向角度の変化が階段状の変化するように、前記粗動光偏向装置及び前記微動光偏向装置に対して制御をなす駆動回路を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の光偏向装置。
  7. 前記入力側光検出器は短冊状受光素子を有することを特徴とする請求項1に記載の光偏向装置。
  8. 前記出力側光検出器は短冊状受光素子を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光偏向装置。
  9. 前記微動光偏向装置への印加電圧は、前記光出力側信号が一定値となるように制御され、前記光入力側信号の符号の変化を検出した際には初期値にリセットされることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の光偏向装置。
  10. 前記光軸上に少なくとも2つの共役点を有する光学系を有することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の光偏向装置。
  11. 参照光及び信号光の光学干渉パターンを回折格子として内部に保存するホログラム記録担体へ情報を記録又は再生するホログラム装置であって、
    可干渉性光から、参照光と、記録情報に応じて前記可干渉性光を変調した信号光と、を生成する光生成手段と、
    前記参照光及び前記信号光の光路を互いに空間的に分離して、いずれか一方の光路に、他方の光路を交差させ、前記参照光及び信号光を干渉させる干渉手段と、
    前記参照光及び信号光の光路の交差点にホログラム記録担体を着脱自在に支持する支持部と、
    前記参照光が前記ホログラム記録担体に照射された際に前記ホログラム記録担体の回折格子から回折した光を受光する像検出手段と、
    前記参照光の光束を偏向する光偏向装置と、を含み、
    前記光偏向装置は、光学系を有し、入力側の共役点を通過して前記光学系へ入力された前記参照光の光束を、その進行方向を変化させつつ前記交差点に一致した出力側の共役点に向けて前記光軸からの互いに異なる偏向角度の角度方向から偏向せしめる粗動光偏向装置と、
    前記光学系中に配置されかつ前記参照光の光束へ、その進行方向の変化を相殺する偏向を与え所定時間において前記参照光の光束を静止させる微動光偏向装置と、
    前記粗動光偏向装置及び微動光偏向装置に対して情報の記録又は再生の際に前記参照光の光束の前記角度方向を選択する制御をなす駆動回路と、を含み、
    前記粗動光偏向装置において前記微動光偏向装置を通過していない光束の一部を導き、前記光軸に対する前記光束の角度に応じて変化する光入力側信号を算出する入力側光検出器と、前記微動光偏向装置通過後の光束の一部を導き、前記光軸に対する前記光束の角度に応じて変化する光出力側信号を算出する出力側光検出器と、を備え、前記駆動回路は、光入力側信号及び光出力側信号を基に、前記微動光偏向装置に印加する電圧を制御し、経時変化に対する前記偏向角度を階段状に変化させることを特徴とするホログラム装置。
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