JP5163926B2 - Spatial light modulator, information recording apparatus, and information reproducing apparatus - Google Patents
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Description
この発明は、空間光変調器、情報記録装置および情報再生装置に関し、より特定的には、液晶素子を用いた空間光変調器、ホログラムによって情報を記録する情報記録装置、およびホログラムから情報を再生する情報再生装置に関する。 The present invention relates to a spatial light modulator, an information recording device, and an information reproducing device, and more specifically, a spatial light modulator using a liquid crystal element, an information recording device for recording information by a hologram, and reproducing information from the hologram. The present invention relates to an information reproducing apparatus.
高密度光記録のため、ボリュームホログラフィ、特にデジタルボリュームホログラフィが実用レベルで開発され、注目を集めている。ボリュームホログラフィとは、情報を担持した物体光と情報を担持しない参照光とを記録媒体内で干渉させ、記録媒体の厚み方向も積極的に活用し、三次元的に干渉縞(ホログラム)を書き込む方式である。ボリュームホログラフィでは、厚みを増すことで回折効率を高め、多重記録を用いて記録容量の増大を図ることができるという特徴がある。 For high-density optical recording, volume holography, particularly digital volume holography, has been developed at a practical level and attracts attention. Volume holography is a method of writing interference fringes (holograms) three-dimensionally by causing object light carrying information and reference light not carrying information to interfere in the recording medium and actively utilizing the thickness direction of the recording medium. It is a method. Volume holography is characterized in that the diffraction efficiency can be increased by increasing the thickness and the recording capacity can be increased by using multiple recording.
デジタルボリュームホログラフィとは、ボリュームホログラフィと同様の記録媒体および記録方式を用いつつも、記録されるイメージ情報が2値化されたデジタルパターンに限定された、コンピュータ指向のホログラフィック記録方式である。デジタルボリュームホログラフィでは、たとえば絵のようなアナログ的な画像情報も、一旦デジタイズして二次元デジタルパターン情報(二次元ページデータ)に展開し、これをイメージ情報として記録する。再生時には、この二次元デジタルパターン情報を読み出してデコードすることで、二次元デジタルパターン情報を元の情報に戻して表示する。 Digital volume holography is a computer-oriented holographic recording method that uses a recording medium and a recording method similar to those used for volume holography, but in which the recorded image information is limited to a binary digital pattern. In digital volume holography, for example, analog image information such as a picture is once digitized and developed into two-dimensional digital pattern information (two-dimensional page data), which is recorded as image information. At the time of reproduction, the two-dimensional digital pattern information is read out and decoded so that the two-dimensional digital pattern information is restored to the original information and displayed.
デジタルボリュームホログラフィでは、再生時にSN比(信号対雑音比)が多少悪い場合でも、微分検出を行なったり、二値化データをコード化してエラー訂正を行なったりすることで、極めて忠実に元の情報を再現することが可能になる。このようなホログラムを用いた情報記録方式において大容量記録を実現するためには、所定の記録領域に対して多数のホログラムを記録する必要がある。そのためには、記録される各ホログラムのピッチを狭める必要がある。記録される各ホログラムのピッチを狭める手法として、参照光に位相変調を与える手法(たとえば、特許文献1参照)がある。 In digital volume holography, even if the signal-to-noise ratio (signal-to-noise ratio) is somewhat poor at the time of reproduction, the original information can be faithfully reproduced by differential detection or error correction by encoding binary data. Can be reproduced. In order to realize large-capacity recording in such an information recording system using holograms, it is necessary to record a large number of holograms in a predetermined recording area. For that purpose, it is necessary to narrow the pitch of each hologram to be recorded. As a method of narrowing the pitch of each hologram to be recorded, there is a method of applying phase modulation to reference light (for example, see Patent Document 1).
図8は、従来の空間光変調器100の概略的な構成を示した断面図である。図8を参照して、空間光変調器(以下、SLM(Spatial Light Modulator)とも称する)100は、画素103Aを有する振幅変調用空間光変調素子(以下、振幅SLMとも称する)101と、画素103Bを有する位相変調用空間光変調素子(以下、位相SLMとも称す)102とを含む。振幅SLM101と位相SLM102とは、ほぼ一体に形成されており、画素103A,103Bが対応するように直列に空間接続されている。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional
空間光変調器100は、物体光に振幅変調を与え、参照光に位相変調を与える。空間光変調器100では、使用される光源のコヒーレンス長にもよるが、位相を乱さずに振幅と位相との変調点をほぼ一体に重ねるために、コヒーレンス長よりも短い光学長で画素103A,103Bを重ねている。
The
図9は、従来の空間光変調器200の概略的な構成を示した断面図である。図9を参照して、空間光変調器200は、液晶層203Aを有する振幅SLM201と、液晶層203Bを有する位相SLM202と、偏光板204A,204Bと、基板205A,205Bと、液晶層206とを含む。空間光変調器200は、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)をアクティブ素子として液晶層203A,203Bの各画素に配置したTFT液晶SLMである。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional
振幅SLM201は、光源光208の振幅を変調し、出力側に偏光板204Aが配置されている。なお、光源光208は、直線偏波のレーザー光であり、振幅SLM201に設定された方位に偏光した直線偏光として振幅SLM201に入射する。空間光変調器200の入射側または出射側にさらなる偏光素子を設置してもよい。
The
位相SLM202は、順に、偏光板204A、基板205A、液晶層206、基板205Bおよび偏光板204Bを挟んで、振幅SLM201と近接して配置されている。偏光板204A,204Bには、薄い偏光板が用いられている。また、基板205A,205Bには、薄いガラス基板が用いられている。
The
上記のように薄い偏光板およびガラス基板を用いることにより、振幅SLM201と位相SLM202との間の光学長を光源光208のコヒーレンス長よりも短くすることができるとともに、振幅と位相との変調点の光路差を極めて短くすることができる。振幅SLM201の液晶層203Aは、位相SLM202の液晶層203Bに各画素が対応している。最も簡単な場合、液晶層203A,203Bは、互いに等間隔、等形状で対応するように配置され、各画素には振幅および位相の変調情報が与えられる。
By using a thin polarizing plate and a glass substrate as described above, the optical length between the
振幅SLM201の液晶層203Aと位相SLM202の液晶層203Bとでは、使われるモードが異なっている。液晶層203Aには、液晶表示装置に用いられるねじれネマチック(Twisted Nematic:TN)モードが用いられる。ここでは、位相差(リタデーション)Δndを大きく設定して振幅変調に加わる位相変化を少なくしている。液晶層203Bには、電界制御複屈折(Electrically Controlled Birefringence:ECB)モードが用いられる。ここでは、液晶層203Bの配向を平行に行ない、さらに位相差Δndを調整することによって、2π以上の位相変調が可能になっている。
The
図10は、従来の光学変調構造300の入射側および出射側の偏光方向(電界振動面)について説明するための図である。図10は、電界がかからない状態での偏光方向である液晶分子方向(以下、ダイレクタとも称する)を示している。図10を参照して、光学変調構造300は、液晶層308,309を含む。液晶層308は、図9の振幅SLM201の液晶層203Aに対応する。液晶層309は、図9の位相SLM202の液晶層203Bに対応する。
FIG. 10 is a diagram for explaining the polarization directions (electric field vibration planes) on the incident side and the emission side of the conventional
光ビーム311は、振幅SLM201のダイレクタ302に平行でありダイレクタ312に直交する入射偏光301で液晶層308に入射する。液晶層308はTNモードを採用しているため、液晶層308の出射光は光ビーム311の入射光に対し90度回転した偏光303となる。
The
液晶層308の出射側には、偏光素子である直線偏光板304が設置されている。液晶層308の出射光が直線偏光板304を通過することにより、直線偏光板304の透過偏光方向305に応じて振幅変調された直線偏光306の光ビーム311が得られる。光ビーム311は、位相SLM202のダイレクタ307に平行に液晶層309に入射する。こうして、光学変調構造300からは振幅と位相とが別々に変調された偏光310の光ビーム311が出射される。
On the light exit side of the
図11は、振幅変調と位相変調とを同時に与える従来の光学装置400の概略的な構成を示した断面図である。図11を参照して、光学装置400は、TNモードの液晶素子402と、ECBモードの液晶素子406と、平板マイクロレンズアレイ411,413とを備える。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional
光学装置400では、2つの液晶素子402,406を接続するために、一対の平板マイクロレンズアレイ411,413から構成されるアフォーカル光学系を用いている。図11において、フーリエ変換面FSは、焦点距離fで示すように、前段の平板マイクロレンズアレイ411の像側焦点面であるとともに、後段の平板マイクロレンズアレイ413に対する物体側焦点面でもある。
The
一対の平板マイクロレンズアレイ411,413は、2つの液晶素子402,406の対応する画素を光学的に接続する。光学装置400において、TNモードの液晶素子402で生じた位相変化をECBモードの液晶素子406のところで補償するためには、TNモードの液晶素子402の出射側偏光板(図示せず)の透過軸の方位を、ECBモードの液晶素子406の液晶分子方向(ダイレクタ)と平行にする必要がある。
図8の空間光変調器100のように振幅SLM101と位相SLM102とを直列に空間接続する場合には、画素103Aと画素103Bとが対応するように配置する必要がある。また、図9の空間光変調器200のように振幅SLM201と位相SLM202とを用いてホログラムにより情報の記録を行なう場合には、図10の光学変調構造300でも説明しているように、光束が2つのSLMを通過するため光の利用効率が悪い。さらに、図11の光学装置400のような構成を採る場合には、2つの液晶素子402,406の間に設置される平板マイクロレンズアレイ411,413の位置調整を厳密に行なわなければならないという問題があった。
When the
それゆえに、この発明の目的は、光の利用効率が高く、光学素子の位置調整もそれほど必要ではない空間光変調器、情報記録装置および情報再生装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a spatial light modulator, an information recording apparatus, and an information reproducing apparatus that have high light utilization efficiency and do not require much positional adjustment of optical elements.
この発明は、光束を空間的に変調する空間光変調器であって、光束の振幅を変調制御し得る振幅変調用空間光変調素子と、振幅変調用空間光変調素子と光束の向きに対して並列に配置され、光束の位相を変調制御し得る位相変調用空間光変調素子とを備え、振幅変調用空間光変調素子と位相変調用空間光変調素子とは独立に制御され、前記位相変調用空間光変調素子により波面を任意に制御できるものである。 The present invention relates to a spatial light modulator that spatially modulates a light beam, an amplitude modulation spatial light modulation element capable of modulating and controlling the amplitude of the light beam, an amplitude modulation spatial light modulation element, and the direction of the light beam. A spatial light modulation element for phase modulation arranged in parallel and capable of modulating and controlling the phase of the light beam, the spatial light modulation element for amplitude modulation and the spatial light modulation element for phase modulation are controlled independently, and The wavefront can be arbitrarily controlled by the spatial light modulator.
好ましくは、空間光変調器は、光束に振幅変調と位相変調とを同時に与える。
好ましくは、位相変調用空間光変調素子は、振幅変調用空間光変調素子の周囲に配置されている。
Preferably, the spatial light modulator applies amplitude modulation and phase modulation to the light beam at the same time.
Preferably, the phase modulation spatial light modulation element is disposed around the amplitude modulation spatial light modulation element.
好ましくは、空間光変調器は、光束方向の厚みが光束のコヒーレンス長よりも短い。
好ましくは、振幅変調用空間光変調素子と位相変調用空間光変調素子とは、異なるモードの液晶素子から構成されている。
Preferably, the spatial light modulator has a thickness in the light beam direction shorter than the coherence length of the light beam.
Preferably, the amplitude modulation spatial light modulation element and the phase modulation spatial light modulation element are constituted by liquid crystal elements of different modes.
好ましくは、振幅変調用空間光変調素子は、ねじれネマチックモードの液晶素子から構成され、位相変調用空間光変調素子は、電界制御複屈折モードの液晶素子から構成されている。 Preferably, the spatial light modulator for amplitude modulation is composed of a twisted nematic mode liquid crystal element, and the spatial light modulator for phase modulation is composed of a liquid crystal element of electric field control birefringence mode .
好ましくは、振幅変調用空間光変調素子の出射側に1/2波長板が設けられている。Preferably, a half-wave plate is provided on the emission side of the spatial light modulator for amplitude modulation.
この発明の他の局面によれば、ホログラムによって記録媒体に情報を記録する情報記録装置であって、光を出射する光源と、光源から出射される光から物体光と参照光とを生成する上述の空間光変調器と、物体光と参照光とを記録媒体において干渉させる光学系とを備える。振幅変調用空間光変調素子は、光源から出射される光の振幅を変調制御することにより物体光を生成し、位相変調用空間光変調素子は、光源から出射される光の位相を変調制御することにより参照光を生成し、参照光にランダムな位相変調を与える。 According to another aspect of the present invention, an information recording apparatus for recording information on a recording medium by a hologram to generate a light source for emitting light and a reference light and object light from the light emitted from the light source above And an optical system that causes object light and reference light to interfere with each other in a recording medium. Amplitude modulating spatial light modulator generates object light by modulating controlling the amplitude of the light emitted from the light source, the spatial light modulator for phase modulation, the modulation control the phase of the light emitted from the light source Thus, reference light is generated , and random phase modulation is given to the reference light.
好ましくは、振幅変調用空間光変調素子は、物体光に2次元ページデータを与える。
好ましくは、位相変調用空間光変調素子は、参照光にランダムな位相変調を与える。
Preferably, the spatial light modulation element for amplitude modulation gives two-dimensional page data to the object light.
Preferably, the spatial light modulator for phase modulation gives random phase modulation to the reference light.
好ましくは、空間光変調器は、光束に振幅変調と位相変調とを同時に与え、位相変調用空間光変調素子は、振幅変調用空間光変調素子の周囲に配置され、振幅変調用空間光変調素子と位相変調用空間光変調素子とは独立に制御され、空間光変調器は、光束方向の厚みが光束のコヒーレンス長よりも短く、振幅変調用空間光変調素子と位相変調用空間光変調素子とは、異なるモードの液晶素子から構成されている。 Preferably, the spatial light modulator simultaneously applies amplitude modulation and phase modulation to the light beam, and the spatial light modulation element for phase modulation is disposed around the spatial light modulation element for amplitude modulation, and the spatial light modulation element for amplitude modulation And the spatial light modulator for phase modulation are controlled independently, and the spatial light modulator has a thickness in the light beam direction shorter than the coherence length of the light beam, and a spatial light modulator for amplitude modulation and a spatial light modulator for phase modulation. Are composed of liquid crystal elements of different modes.
好ましくは、記録媒体は、フォトリフラクティブ材料により構成される。 Preferably, the recording medium is made of a photorefractive material.
この発明によれば、光の利用効率を高くすることができ、光学素子の位置調整もそれほど必要ではなくなる。 According to the present invention, the light use efficiency can be increased, and the position adjustment of the optical element is not so necessary.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による空間光変調器1の概略的な構成を示した正面図である。図2は、この発明の実施の形態1による空間光変調器1の概略的な構成を示した側面図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a spatial
図1,2を参照して、実施の形態1の空間光変調器1は、振幅変調用空間光変調素子(振幅SLM)2と、位相変調用空間光変調素子(位相SLM)3とを含む。振幅SLM2は、空間光変調器1の中心付近に円状に設けられている。位相SLM3は、振幅SLM2の周囲に輪帯状に設けられている。振幅SLM2および位相SLM3は、光束4の進行方向に対して並列に設けられている。
Referring to FIGS. 1 and 2, spatial
振幅SLM2と位相SLM3とでは、図9の空間光変調器200と同様に、液晶層で使われるモードが異なっている。振幅SLM2では、液晶層に液晶表示装置で用いられるねじれネマチック(TN)モードが用いられている。位相SLM3では、液晶層に電界制御複屈折(ECB)モードが用いられている。位相SLM3において、位相変調に伴う振幅の変化をできるだけ抑えるためには、配向のプレチルト角を高めに設定し、液晶の横ねじれを規制すればよい。
In the amplitude SLM2 and the phase SLM3, the modes used in the liquid crystal layer are different as in the spatial
図3は、空間光変調器1の入射側および出射側の偏光方向(電界振動面)について説明するための図である。図3は、図10の光学変調構造300と同様に、電界がかからない状態での偏光方向である液晶分子方向(ダイレクタ)を示している。図3を参照して、空間光変調器1は、振幅SLM2と、位相SLM3と、1/2波長板14とを含む。光ビーム13Aは、振幅SLM2のダイレクタ11および位相SLM3のダイレクタ12に平行であり振幅SLM2のダイレクタ19に直交する入射偏光15で、振幅SLM2および位相SLM3に入射する。
FIG. 3 is a diagram for explaining the polarization directions (electric field vibration planes) on the incident side and the emission side of the spatial
振幅SLM2はTNモードを採用しているため、振幅SLM2の出射光は光ビーム13Aの入射光に対し偏光方向が90度回転し、ダイレクタ19と同じ偏光方向となる。振幅SLM2の出射側には、偏光素子である1/2波長板14が設置されている。振幅SLM2の出射光が1/2波長板14を通過することにより、1/2波長板14の透過偏光方向に応じて振幅変調された出射光13Bが得られる。出射光13Bの出射偏光16は、光ビーム13Aの入射偏光15と偏光方向が一致する。
Since the amplitude SLM2 employs the TN mode, the output light of the amplitude SLM2 has a polarization direction rotated by 90 degrees with respect to the incident light of the
位相SLM3はECBモードを採用しているため、位相SLM3の出射光13Cは光ビーム13Aと等しい向きの偏光方向を維持する。すなわち、出射光13Cの出射偏光17は、光ビーム13Aの入射偏光15と偏光方向が一致する。位相SLM3においても、振幅SLM2の1/2波長板14と同様、必要に応じて、空間光変調器1の出射側の偏光を揃えるための直線偏光素子を設置してもよい。
Since the phase SLM3 employs the ECB mode, the outgoing light 13C of the phase SLM3 maintains a polarization direction equal to that of the
以上のように、実施の形態1の空間光変調器では、振幅SLM2と位相SLM3とが光束の向きに対して並列に配置される。これにより、同じ光束内で振幅と位相とが別々のSLMで変調されるため、出射側に直線偏光素子などを配置することにより全体として偏光方向の揃った光を出射することができる。また、従来の空間光変調器と比較して薄型化が図れ、余分なマイクロレンズや空間フィルタを必要としない。 As described above, in the spatial light modulator of the first embodiment, the amplitude SLM2 and the phase SLM3 are arranged in parallel with respect to the direction of the light beam. As a result, the amplitude and phase are modulated by different SLMs in the same light beam, so that light having a uniform polarization direction as a whole can be emitted by arranging a linearly polarizing element or the like on the emission side. Further, the thickness can be reduced as compared with the conventional spatial light modulator, and no extra microlens or spatial filter is required.
また、実施の形態1の空間光変調器は、振幅と位相とを独立に制御するため、振幅および波面を任意に制御することができる。また、空間光変調器の光束方向の全長が、光束のコヒーレンス長よりも短く構成されているので、装置を小型化することができる。また、情報の書き換えが実時間で可能なことから、ホログラム記録再生におけるアクティブな光学エレメントとして幅広く応用が可能である。さらに、振幅SLM2の出射側に1/2波長板を設けることで、振幅SLM2を透過する光束の偏光を制御できる。
Moreover, since the spatial light modulator of
また、実施の形態1の空間光変調器では、振幅SLM2と位相SLM3とが各々異なるモードの液晶素子から形成されている。振幅SLM2は、ねじれネマチック(TN)モードの液晶素子から構成されるため、位相変化の少ない振幅変調を行なうことができる。位相SLM3は、電界制御複屈折(ECB)モードの液晶素子から構成されるため、2πを超える位相を制御することができる。なお、実施の形態1では、振幅SLM2には一般的なTNモードを用い、位相SLM3にはECBモードを用いているが、これらに限定されるものではない。 Further, in the spatial light modulator of the first embodiment, the amplitude SLM2 and the phase SLM3 are formed from liquid crystal elements in different modes. Since the amplitude SLM2 is composed of a twisted nematic (TN) mode liquid crystal element, amplitude modulation with little phase change can be performed. Since the phase SLM3 includes a liquid crystal element in an electric field controlled birefringence (ECB) mode, a phase exceeding 2π can be controlled. In the first embodiment, a general TN mode is used for the amplitude SLM2 and an ECB mode is used for the phase SLM3. However, the present invention is not limited to these.
[実施の形態2]
実施の形態2では、空間光変調器を用いて二次元のページデータをフーリエ変換ホログラムとして記録する構成および動作について詳述する。
[Embodiment 2]
In the second embodiment, a configuration and operation for recording two-dimensional page data as a Fourier transform hologram using a spatial light modulator will be described in detail.
図4は、この発明の実施の形態2による空間光変調器1Aの概略的な構成を示した正面図である。図4を参照して、実施の形態2の空間光変調器1Aは、実施の形態1の空間光変調器1と同様に、振幅SLM2と、位相SLM3とを含む。振幅SLM2は、空間光変調器1Aの中心付近に円状に設けられている。位相SLM3は、振幅SLM2の周囲に輪帯状に設けられている。
FIG. 4 is a front view showing a schematic configuration of a spatial
図4は、データ記録時において空間光変調器1Aに入射する光束の変調の様子を示している。図4に示すように、振幅SLM2では、光の透過状態(ON)と光の遮断状態(OFF)とが制御され、振幅SLM2を通過する光束22に2次元ページデータが与えられる。一方、位相SLM3では、位相SLM3を通過する光束23にランダムな位相変調が与えられる。
FIG. 4 shows how the light beam incident on the spatial
上記により、実施の形態2の空間光変調器1Aでは、振幅SLM2を通過した光束22がホログラム記録再生におけるいわゆる物体光として働き、位相SLM3を通過した光束23がホログラム記録再生におけるいわゆる参照光として働く。
As described above, in the spatial
図5は、この発明の実施の形態2による情報記録装置40Aの概略的な構成を示した断面図である。図5を参照して、実施の形態2の情報記録装置40Aは、図4で説明した空間光変調器1Aと、光源41と、コリメータレンズ42と、集光レンズ45と、対物レンズ47と、遮光板50と、光検出器51とを備える。光検出器51は、たとえばCCD(Charge Coupled Device)アレイ、CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)センサーなどで構成される。情報記録装置40Aは、図4で説明した光束22の2次元ページデータを記録媒体46にホログラムとして記録する。
FIG. 5 is a sectional view showing a schematic configuration of an
光源41から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ42によって平行光束に変換された後、空間光変調器1Aに照射される。図4で説明したように、空間光変調器1Aは、振幅SLM2と、位相SLM3とを含む。振幅SLM2は、光源41のレーザ光を振幅変調することで、2次元ページデータが付加された物体光43を生成する。位相SLM3は、光源41のレーザ光を位相変調することで参照光44を生成する。
The laser light emitted from the
物体光43および参照光44は、集光レンズ45によって記録媒体46に集光される。記録媒体46の集光点付近において、物体光43の偏光状態およびエネルギー密度が参照光44とほぼ等しければ、集光点付近において物体光43と参照光44とが干渉する。このとき、物体光43に担持された2次元ページデータが記録媒体46のフォトリフラクティブ結晶内に干渉縞(ホログラム)として記録される。
The
以上のように、実施の形態2の情報記録装置40Aは、並列に配置された振幅SLM2および位相SLM3を有する空間光変調器1Aを用いることにより、二次元のページデータをフーリエ変換ホログラムとして記録することができる。また、情報記録装置40Aでは、物体光43および参照光44が一つの空間光変調器1Aで生成され、同一の集光レンズ45によって集光される。これにより、装置を小型化することができる。なお、実施の形態2では、記録媒体46の材料としてフォトリフラクティブ結晶を採用しているが、光強度で屈折率が変化する材料であれば、これに限定されるものではない。
As described above, the
[実施の形態3]
実施の形態3では、実施の形態2において記録媒体46にホログラムとして記録された2次元ページデータを再生する構成および動作について詳述する。
[Embodiment 3]
In the third embodiment, a configuration and operation for reproducing the two-dimensional page data recorded as a hologram on the
図6は、この発明の実施の形態3による空間光変調器1Bの概略的な構成を示した正面図である。図6を参照して、実施の形態3の空間光変調器1Bは、振幅SLM2Bと、位相SLM3とを含む。振幅SLM2Bは、空間光変調器1Bの中心付近に円状に設けられている。位相SLM3は、振幅SLM2Bの周囲に輪帯状に設けられている。
FIG. 6 is a front view showing a schematic configuration of a spatial
図6は、データ再生時において空間光変調器1Bに入射する光束の様子を示している。図6に示すように、振幅SLM2Bでは、入射する光束22を遮断する。一方、位相SLM3には、記録時に光束23に位相変調を与えたときと同一の位相変調パターンが形成されている。こうして、空間光変調器1Bは、入射光のうち位相SLM3を通過した光束23のみを透過させることで、リング状の参照光を生成する。
FIG. 6 shows a state of a light beam incident on the spatial
図7は、この発明の実施の形態3による情報再生装置40Bの概略的な構成を示した断面図である。実施の形態3の情報再生装置40Bは、空間光変調器1Aが空間光変調器1Bに置き換えられた点において、実施の形態2の情報記録装置40Aと異なる。したがって、実施の形態2と重複する部分の説明は、ここでは繰り返さない。情報再生装置40Bは、図6で説明した光束23の参照光を用いて、ホログラムとして記録された2次元ページデータを記録媒体46から再生する。
FIG. 7 is a sectional view showing a schematic configuration of an
光源41から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ42によって平行光束に変換された後、空間光変調器1Bに照射される。図6で説明したように、空間光変調器1Bは、振幅SLM2Bと、位相SLM3とを含む。振幅SLM2Bは、光源41のレーザ光を遮断する。位相SLM3は、光源41のレーザ光を位相変調してリング状の参照光44を生成する。位相SLM3において、参照光44にランダムな位相変調を与え、スペックルシフト多重記録を行なうことにより、データ再生時のクロストークによるノイズを抑えることができるとともに、シフト多重記録する際のシフトピッチを狭めることができる。
The laser light emitted from the
リング状の参照光44は、集光レンズ45によって記録媒体46のホログラム記録領域に集光される。参照光44が当該ホログラム記録領域に照射されると、透過参照光49に加えて再生光48が発生する。再生光48は、対物レンズ47で平行光に変換された後、光検出器51によって検出される。これにより、記録媒体46に記録された2次元ページデータが再生される。透過参照光49は、同じく対物レンズ47で平行光に変換された後、リング状の遮光板50によって光検出器51の前で遮断される。
The ring-shaped
以上のように、実施の形態3の情報再生装置40Bは、並列に配置された振幅SLM2Bおよび位相SLM3を有する空間光変調器1B3を用いることにより、ホログラムとして記録された2次元ページデータを再生することができる。また、情報記録装置40Bでは、記録用の参照光44(図5参照)と同一の位相変調が与えられた再生光48が生成される。これにより、記録媒体46に記録された情報を正確に再生することができる。
As described above, the
なお、実施の形態2,3では、透過型ホログラムの記録および再生について説明したが、反射型ホログラムの記録および再生についても同様に、2次元ページデータをホログラムとして記録し再生することができる。また、実施の形態2の情報記録装置40Aと実施の形態3の情報再生装置40Bとを別々に説明したが、これらを情報記録再生装置として一体化することも可能である。
In the second and third embodiments, the recording and reproduction of the transmission hologram have been described. Similarly, the recording and reproduction of the reflection hologram can be performed by recording and reproducing two-dimensional page data as a hologram. Further, although the
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
1,1A,1B,100,200 空間光変調器、2,2B,101,201 振幅SLM、3,102,202 位相SLM、14 1/2波長板、40A 情報記録装置、40B 情報再生装置、41 光源、42 コリメータレンズ、45 集光レンズ、46 記録媒体、47 対物レンズ、50 遮光板、51 光検出器、103A,103B 画素、203A,203B 液晶層、204A,204B 偏光板、205A,205B 基板、206,308,309 液晶層、400 光学装置、402,403 液晶素子、411,413 平板マイクロレンズアレイ。 1, 1A, 1B, 100, 200 Spatial light modulator, 2, 2B, 101, 201 Amplitude SLM, 3, 102, 202 Phase SLM, 14 1/2 wavelength plate, 40A information recording device, 40B information reproducing device, 41 Light source, 42 collimator lens, 45 condenser lens, 46 recording medium, 47 objective lens, 50 light shielding plate, 51 photodetector, 103A, 103B pixel, 203A, 203B liquid crystal layer, 204A, 204B polarizing plate, 205A, 205B substrate, 206, 308, 309 Liquid crystal layer, 400 Optical device, 402, 403 Liquid crystal element, 411, 413 Flat microlens array.
Claims (7)
前記光束の振幅を変調制御し得る振幅変調用空間光変調素子と、
前記振幅変調用空間光変調素子と光束の向きに対して並列に配置され、前記光束の位相を変調制御し得る位相変調用空間光変調素子とを備え、
前記振幅変調用空間光変調素子と前記位相変調用空間光変調素子とは独立に制御され、前記位相変調用空間光変調素子により波面を任意に制御できる、空間光変調器。 A spatial light modulator for spatially modulating a light beam,
A spatial light modulator for amplitude modulation capable of modulating and controlling the amplitude of the luminous flux;
A spatial light modulation element for phase modulation, which is arranged in parallel with the spatial light modulation element for amplitude modulation and the direction of the light beam, and capable of modulating and controlling the phase of the light beam;
The spatial light modulator, wherein the spatial light modulator for amplitude modulation and the spatial light modulator for phase modulation are independently controlled, and the wavefront can be arbitrarily controlled by the spatial light modulator for phase modulation.
光を出射する光源と、
前記光源から出射される光から物体光と参照光とを生成する請求項1〜4のいずれかの空間光変調器と、
前記物体光と前記参照光とを前記記録媒体において干渉させる光学系と、
を備え、
前記振幅変調用空間光変調素子は、前記光源から出射される光の振幅を変調制御することにより前記物体光を生成し、
前記位相変調用空間光変調素子は、前記光源から出射される光の位相を変調制御することにより前記参照光を生成し、前記参照光にランダムな位相変調を与える、情報記録装置。 An information recording apparatus for recording information on a recording medium by a hologram,
A light source that emits light;
The spatial light modulator according to any one of claims 1 to 4, which generates object light and reference light from light emitted from the light source;
An optical system for causing the object light and the reference light to interfere with each other in the recording medium;
With
The spatial light modulator for amplitude modulation generates the object light by controlling the amplitude of light emitted from the light source,
The information recording apparatus, wherein the spatial light modulator for phase modulation generates the reference light by modulating and controlling the phase of light emitted from the light source, and applies random phase modulation to the reference light.
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