JP6915839B2 - Hologram recording / playback device - Google Patents

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JP6915839B2 JP2017032932A JP2017032932A JP6915839B2 JP 6915839 B2 JP6915839 B2 JP 6915839B2 JP 2017032932 A JP2017032932 A JP 2017032932A JP 2017032932 A JP2017032932 A JP 2017032932A JP 6915839 B2 JP6915839 B2 JP 6915839B2
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Description

本発明は、ホログラム記録再生装置に関する。更に詳しくは、2次元化されたデジタルビットパターンを記録媒体にホログラムとして多重に記録することにより大容量光メモリを構成する上で、ホログラム記録再生光学系の簡略化を図ることが可能なホログラム記録再生装置に関する。 The present invention relates to a hologram recording / reproducing device. More specifically, hologram recording / reproduction capable of simplifying the hologram recording / reproduction optical system in constructing a large-capacity optical memory by multiple-recording a two-dimensional digital bit pattern as a hologram on a recording medium. Regarding the device.

従来より、ホログラムを用いてデジタル情報を二次元的に記録再生するホログラム記録再生装置が提案されている。ホログラム記録再生装置においては、複数の画素よりなる空間光変調器で変調された、デジタル情報(データ情報)を担持した信号光と、当該信号光とコヒーレントな参照光とを記録媒体内で干渉させることにより得られる干渉縞をホログラムとして記録する。また、記録媒体に記録されたホログラムを再生する場合には、記録に用いた参照光をホログラムに照射することにより回折光を発生させ、例えばCCDなどの撮像素子上に、ホログラムとして記録されているデジタル情報の画像を形成させる。 Conventionally, a hologram recording / reproducing device for two-dimensionally recording / reproducing digital information using a hologram has been proposed. In a hologram recording / reproducing device, a signal light carrying digital information (data information) modulated by a spatial light modulator composed of a plurality of pixels is made to interfere with the signal light and a coherent reference light in a recording medium. The interference fringes obtained by this are recorded as a hologram. Further, when reproducing a hologram recorded on a recording medium, diffracted light is generated by irradiating the hologram with reference light used for recording, and the hologram is recorded as a hologram on an image sensor such as a CCD. Form an image of digital information.

このようなホログラム記録再生方法の一としては、例えば、参照光として球面波(以下、「球面参照光」ともいう。)を用いた球面参照光シフト多重記録方式が知られている(例えば特許文献1参照。)。
球面参照光シフト多重記録方式にあっては、ホログラムが記録された記録媒体を当該記録媒体の表面に沿って一方向にわずかな距離シフトさせると、波数ベクトルの関係がブラッグの回折条件から外れるため、既に記録されたホログラムの再生が不可となり、新たなホログラムをその記録領域の一部が既に記録されたホログラムの記録領域と重なる状態で記録することが可能となる。
As one of such hologram recording / reproducing methods, for example, a spherical reference light shift multiple recording method using a spherical wave (hereinafter, also referred to as “spherical reference light”) as a reference light is known (for example, Patent Document). See 1.).
In the spherical reference optical shift multiple recording method, if the recording medium on which the hologram is recorded is shifted by a small distance in one direction along the surface of the recording medium, the wave vector relationship deviates from Bragg's diffraction condition. , The already recorded hologram cannot be reproduced, and a new hologram can be recorded in a state where a part of the recording area overlaps with the already recorded hologram recording area.

図6は、従来における球面参照光シフト多重記録方式を採用したホログラム記録再生装置の一例における光学系の構成を概略的に示す説明図である。
このホログラム記録再生装置は、記録再生光源21と、記録再生光源21からの光を信号光用の光と参照光用の光とに分割する光分離手段22と、信号光用の光から信号光を生成して記録媒体10に照射する信号光照射光学系と、参照光用の光を球面波に変換して参照光として記録媒体10に照射する参照光照射光学系と、記録媒体10に記録されたホログラムの再生光を検出する再生光検出光学系とを備えている。符号23はシャッタ、24は偏光板、25はビーム整形用レンズである。
FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of an optical system in an example of a hologram recording / reproducing device adopting a conventional spherical reference optical shift multiple recording method.
This hologram recording / reproducing device includes a recording / reproducing light source 21, an optical separation means 22 that divides the light from the recording / reproducing light source 21 into light for signal light and light for reference light, and signal light from light for signal light. A signal light irradiation optical system that generates and irradiates the recording medium 10, a reference light irradiation optical system that converts light for reference light into a spherical wave and irradiates the recording medium 10 as reference light, and records on the recording medium 10. It is equipped with a regenerated light detection optical system that detects the regenerated light of the hologram. Reference numeral 23 is a shutter, 24 is a polarizing plate, and 25 is a beam shaping lens.

信号光照射光学系は、信号光用の光を記録すべきページデータに対応した空間情報を用いて変調して信号光Lsを生成する空間光変調器(SLM)30と、空間光変調器30からの信号光のフーリエ面での周波数帯域を調整する空間フィルタ37と、信号光を空間フィルタ37に入射させるためのリレーレンズ36と、信号光を集光して記録媒体10に照射する信号光集光用対物レンズ34とを備えている。符号31は、光分離手段22からの信号光用の光のビーム径を拡大するビームエクスパンダ、32は、ビームエクスパンダ31を介して入射される信号光用の光を反射して空間光変調器30に入射させると共に空間光変調器30から出射された光を透過する偏光プリズムビームスプリッタ、38は、空間フィルタ37からの光のフーリエ面での不要な直流成分光をカットする位相板である。この信号光照射光学系において、リレーレンズ36は、一方のレンズ36aの前側焦点と他方のレンズ36bの後側焦点とが一致する状態で配置されている。空間光変調器30は、一方のレンズ36aの後側焦点に配置されており、信号光集光用対物レンズ34はその後側焦点が他方のレンズ36bの前側焦点と一致する状態で配置されている。 The signal light irradiation optical system includes a spatial light modulator (SLM) 30 that modulates light for signal light using spatial information corresponding to page data to be recorded to generate signal light Ls, and a spatial light modulator 30. A spatial filter 37 that adjusts the frequency band of the signal light from the It is provided with a focusing objective lens 34. Reference numeral 31 is a beam expander that expands the beam diameter of the signal light from the light separation means 22, and 32 is a spatial light modulation that reflects the light for the signal light incident through the beam expander 31. The polarizing prism beam splitter 38, which is incident on the device 30 and transmits the light emitted from the spatial light modulator 30, is a phase plate that cuts unnecessary DC component light on the Fourier plane of the light from the space filter 37. .. In this signal light irradiation optical system, the relay lens 36 is arranged so that the front focal point of one lens 36a and the posterior focal point of the other lens 36b coincide with each other. The spatial light modulator 30 is arranged at the posterior focal point of one lens 36a, and the signal light condensing objective lens 34 is arranged so that the posterior focal point coincides with the anterior focal point of the other lens 36b. ..

球面参照光生成用光学系は、光分離手段22からの参照光用の光の光量を調節するNDフィルタ41と、参照光用の光の偏光方向を変更する半波長板(λ/2波長板)42と、参照光用の光を球面波に変換して球面参照光として記録媒体10に照射する参照光集光用対物レンズ40とを備えている。符号45および46は反射ミラーである。 The spherical reference light generation optical system includes an ND filter 41 that adjusts the amount of light for reference light from the light separation means 22, and a half-wave plate (λ / 2 wavelength plate) that changes the polarization direction of the light for reference light. ) 42, and a reference light condensing objective lens 40 that converts the light for reference light into a spherical wave and irradiates the recording medium 10 as spherical reference light. Reference numerals 45 and 46 are reflection mirrors.

再生光検出光学系は、例えばCCDよりなる撮像素子50と、記録媒体10に記録されたホログラムからの再生光を撮像素子50に結像させる結像レンズ51とを備えている。 The reproduced light detection optical system includes, for example, an image pickup device 50 made of a CCD and an imaging lens 51 that forms an image of the reproduced light from the hologram recorded on the recording medium 10 on the image pickup device 50.

リレーレンズ36、信号光集光用対物レンズ34および結像レンズ51は、いずれも、出射される光束が略無収差となり、かつフーリエ変換特性が得られるよう、複数枚、例えば2〜3枚のレンズ素子が組み合わせられてなるフーリエ変換レンズにより構成されている。フーリエ変換レンズは、例えば、当該フーリエ変換レンズの後側焦点の位置に空間光変調器が配置されている場合に、空間光変調器の各ピクセルから出射された光が、出射角度に応じて光量が集光する光分布となる特性を有するものである。 The relay lens 36, the signal light condensing objective lens 34, and the imaging lens 51 are all made of a plurality of lenses, for example, two or three lenses so that the emitted light beam is substantially aberration-free and the Fourier transform characteristic can be obtained. It is composed of a Fourier transform lens in which lens elements are combined. In the Fourier transform lens, for example, when the spatial light modulator is arranged at the position of the rear focal point of the Fourier transform lens, the amount of light emitted from each pixel of the spatial light modulator is light according to the emission angle. It has the characteristic of having a light distribution that is focused on.

このホログラム記録再生装置においては、空間光変調器30からの信号光がリレーレンズ36および信号光集光用対物レンズ34によってフーリエ変換(またはフーリエ逆変換)されて球面参照光と共に記録媒体10に照射されることにより記録媒体10にフーリエ変換ホログラムが記録される。そして、例えば、信号光および球面参照光を照射する光学機構または記録媒体10を記録媒体10の表面に沿って一方向に相対的にわずかな距離シフトさせることによりフーリエ変換ホログラムの多重記録がなされる。 In this hologram recording / reproducing device, the signal light from the spatial light modulator 30 is Fourier-transformed (or Fourier inverse-transformed) by the relay lens 36 and the signal light condensing objective lens 34, and the recording medium 10 is irradiated with the spherical reference light. By doing so, the Fourier transform hologram is recorded on the recording medium 10. Then, for example, multiple recording of the Fourier transform hologram is performed by shifting the optical mechanism or the recording medium 10 that irradiates the signal light and the spherical reference light by a relatively small distance in one direction along the surface of the recording medium 10. ..

特開2016−219086号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-219066

而して、上記のホログラム記録再生装置においては、上述したように、フーリエ変換ホログラムを記録再生するために、リレーレンズ36、信号光集光用対物レンズ34および結像レンズ51としてフーリエ変換レンズが用いられている。また、信号光を無収差の状態で記録媒体10に照射すると共に、フーリエ変換ホログラムからの再生光を無収差の状態で結像させるために、精度の高い収差補正が行われるホログラム記録再生光学系を構成することが必要とされる。このため、レンズが高コスト化することによってシステム全体の高コスト化を招くという問題がある。
また、大容量光メモリを構成するに際しては、透過型ホログラムと反射型ホログラムとを多重記録することが考えられる。この場合には、球面参照光を記録媒体の両面から照射することが必要となるが、構造上、記録媒体の一面側および他面側の各々に参照光集光用レンズを配置することが困難となり、透過型ホログラム記録と反射型ホログラム記録とを併用することは困難であった。
Therefore, in the above-mentioned hologram recording / reproducing device, as described above, in order to record / reproduce the Fourier transform hologram, the Fourier transform lens is used as the relay lens 36, the signal light condensing objective lens 34, and the imaging lens 51. It is used. Further, in order to irradiate the recording medium 10 with signal light in an aberration-free state and to form an image of the reproduced light from the Fourier transform hologram in an aberration-free state, a hologram recording / reproducing optical system in which highly accurate aberration correction is performed. Is required to be configured. Therefore, there is a problem that the cost of the entire system is increased due to the increase in the cost of the lens.
Further, when constructing a large-capacity optical memory, it is conceivable to multiple-record a transmissive hologram and a reflective hologram. In this case, it is necessary to irradiate the spherical reference light from both sides of the recording medium, but it is structurally difficult to arrange the reference light condensing lens on each of the one side and the other side of the recording medium. Therefore, it was difficult to use both the transmissive hologram recording and the reflective hologram recording together.

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、ホログラム記録再生光学系の構成が簡略化されたものでありながら、所期の球面参照光シフト多重記録を行うことができ、記録媒体における記録情報の高密度化を図ることができるホログラム記録再生装置を提供することにある。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to achieve desired spherical reference optical shift multiplex recording while simplifying the configuration of a hologram recording / reproducing optical system. An object of the present invention is to provide a hologram recording / reproducing device capable of increasing the density of recorded information in a recording medium.

本発明のホログラム記録再生装置は、データ情報を担持した信号光と参照光とを干渉させて得られるホログラムをシフト多重方式によって記録媒体に多重記録すると共に、ホログラムが記録された記録媒体に参照光を照射することによりホログラムに記録されたデータ情報を再生するホログラム記録再生装置において、
記録再生光源と、当該記録再生光源からの光を信号光用の光と参照光用の光とに分割する光分離手段と、当該信号光用の光を変調して信号光を生成する空間光変調器と、信号光を記録媒体に照射する信号光集光用レンズと、前記参照光用の光を球面波に変換して参照光として記録媒体に照射する参照光照射光学系と、記録媒体に記録されたホログラムの再生光を検出する撮像素子とを備えており、
前記空間光変調器から前記信号光集光用レンズを介して記録媒体に至る光学系および当該記録媒体に記録されたホログラムの再生光を検出する光学系が、フーリエ変換特性を有さないものであり、
前記信号光の伝播方向を正方向とし、前記信号光集光用レンズの焦点距離をf、前記空間光変調器の光出射面と当該信号光集光用レンズの主面との距離を−La、当該空間光変調器における各ピクセルからの光が当該信号光集光用レンズによって結像される結像面に配置された前記撮像素子の撮像面と当該信号光集光用レンズの主面との距離を+Lbとしたとき、当該信号光集光用レンズは、1/Lb−1/La=1/fの関係を満足し、かつ、当該信号光集光用レンズの主平面に平行な平面であって、前記空間光変調器の各ピクセルからの光が互いに重なり合う平面上に記録媒体が位置されるよう、配置されていることを特徴とする。
In the hologram recording / reproducing device of the present invention, a hologram obtained by interfering a signal light carrying data information with a reference light is multiple-recorded on a recording medium by a shift multiplexing method, and the reference light is recorded on the recording medium on which the hologram is recorded. In a hologram recording / reproducing device that reproduces data information recorded on a hologram by irradiating
A recording / reproducing light source, an optical separation means for dividing the light from the recording / reproducing light source into light for signal light and light for reference light, and spatial light that modulates the light for the signal light to generate signal light. A modulator, a signal light condensing lens that irradiates a recording medium with signal light, a reference light irradiation optical system that converts the reference light light into a spherical wave and irradiates the recording medium as reference light, and a recording medium. It is equipped with an imaging element that detects the reproduced light of the hologram recorded in.
The optical system from the spatial light modulator to the recording medium via the signal light condensing lens and the optical system for detecting the reproduced light of the hologram recorded on the recording medium do not have Fourier conversion characteristics. can be,
The propagation direction of the signal light is the positive direction, the focal distance of the signal light condensing lens is f, and the distance between the light emitting surface of the spatial light modulator and the main surface of the signal light condensing lens is -La. , the principal surface of the imaging surface and the signal light condensing lens of the imaging device the light is disposed on the imaging plane is imaged by the optical signal condensing lens from each pixel in the spatial light modulator When the distance of is + Lb, the signal light condensing lens satisfies the relationship of 1 / Lb-1 / La = 1 / f, and is a plane parallel to the main plane of the signal light condensing lens. The recording medium is arranged so that the light from each pixel of the spatial optical modulator is arranged on a plane on which the light from each pixel overlaps with each other.

本発明のホログラム記録再生装置においては、信号光に係るデータ情報が有する空間周波数分布における高周波数成分を除去する空間フィルタが記録媒体の表面の近傍に配置される構成とされていることが好ましい。 In the hologram recording / reproducing device of the present invention, it is preferable that a spatial filter for removing high frequency components in the spatial frequency distribution of the data information related to the signal light is arranged near the surface of the recording medium.

さらにまた、本発明のホログラム記録再生装置においては、前記信号光集光用レンズは、当該信号光集光用レンズの主面と前記撮像素子の撮像面との距離を調整可能に構成されていることが好ましい。 Furthermore, in the hologram recording / reproducing device of the present invention, the signal light condensing lens is configured so that the distance between the main surface of the signal light condensing lens and the imaging surface of the image sensor can be adjusted. Is preferable.

さらにまた、本発明のホログラム記録再生装置においては、前記参照光照射光学系は、複数の参照光集光用対物レンズを備えており、
記録媒体の一面側および他面側の各々に少なくとも一の参照光集光用対物レンズが配置されており、
反射型ホログラムおよび透過型ホログラムが記録媒体における同一の記録領域に多重記録される構成とされていることが好ましい。
Furthermore, in the hologram recording / reproducing device of the present invention, the reference light irradiation optical system includes a plurality of reference light condensing objective lenses.
At least one reference light condensing objective lens is arranged on each of one side and the other side of the recording medium.
It is preferable that the reflective hologram and the transmissive hologram are multiple-recorded in the same recording area on the recording medium.

本発明のホログラム記録再生装置においては、空間光変調器から信号光集光用レンズを介して記録媒体に至る光学系および記録媒体に記録された再生光を検出する光学系がフーリエ変換特性を有さないものとして構成されている。また、信号光集光用レンズの主面に平行な平面であって、信号光集光用レンズを介して記録媒体に向かって照射される空間光変調器の各ピクセルからの光が互いに重なり合う平面上に、記録媒体が位置される構成とされている。このような信号光照射光学系を備えた記録再生光学系においては、記録媒体に記録されるホログラムが収差を有するものであっても、最終的に得られる再生像には実際上問題が生ずることがない。従って、本発明のホログラム記録再生装置によれば、空間光変調器から記録媒体に至る光学系においてリレーレンズ等を設置することが不要となると共に、ホログラムからの再生光を撮像素子に結像させる結像レンズを設置することが不要となる。その結果、ホログラム記録再生光学系の簡略化を図ることができ、所期の性能のホログラム記録再生装置をコスト的に有利に製造することができる。
また、結像レンズが不要となることから、記録媒体の一面側および他面側の各々に参照光集光用レンズを設置することが容易となって、透過型ホログラム記録と反射型ホログラム記録とを行うことができるようになる。従って、記録媒体における透過型ホログラムのシフト多重記録ホログラムが記録された記録領域と同一の記録領域に反射型ホログラムのシフト多重記録ホログラムを重ね書きすることができ、シフト多重ホログラムの多重数を一層容易に向上させることができる。
In the hologram recording / reproducing device of the present invention, the optical system from the spatial light modulator to the recording medium via the signal light condensing lens and the optical system for detecting the reproduced light recorded on the recording medium have Fourier conversion characteristics. It is configured as not to. Further, a plane parallel to the main surface of the signal light condensing lens, in which light from each pixel of the spatial light modulator irradiated toward the recording medium through the signal light condensing lens overlaps with each other. The recording medium is located on the top. In a recording / reproducing optical system provided with such a signal light irradiation optical system, even if the hologram recorded on the recording medium has aberrations, a problem actually occurs in the finally obtained reproduced image. There is no. Therefore, according to the hologram recording / reproducing device of the present invention, it is not necessary to install a relay lens or the like in the optical system from the spatial light modulator to the recording medium, and the reproduced light from the hologram is imaged on the image sensor. It is not necessary to install an imaging lens. As a result, the hologram recording / reproducing optical system can be simplified, and the hologram recording / reproducing device having the desired performance can be manufactured economically.
Further, since the imaging lens is not required, it becomes easy to install the reference light condensing lens on each of the one side and the other side of the recording medium, and the transmission type hologram recording and the reflection type hologram recording can be performed. Will be able to do. Therefore, the shift multi-recording hologram of the reflective hologram can be overwritten in the same recording area as the recording area in which the shift multi-recording hologram of the transmissive hologram is recorded on the recording medium, and the number of multiple shift multi-holograms can be further facilitated. Can be improved.

本発明のホログラム記録再生装置における光学系の要部構成を概略的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic the structure of the main part of the optical system in the hologram recording / reproduction apparatus of this invention. 図1に示す光学系において、信号光集光用レンズの主面と撮像素子の撮像面との距離が調整された状態を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state in which the distance between the main surface of the signal light condensing lens and the image pickup surface of the image pickup device is adjusted in the optical system shown in FIG. (a)記録媒体の近傍に空間フィルタが配置された状態を概略的に示す説明図、(b)(a)の一部を示す拡大図である。(A) is an explanatory view schematically showing a state in which a spatial filter is arranged in the vicinity of a recording medium, and (b) is an enlarged view showing a part of (a). 本発明のホログラム記録再生装置の一例における信号光照射光学系、参照光照射光学系および再生光検出光学系の構成の概略を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline of the structure of the signal light irradiation optical system, the reference light irradiation optical system, and the reproduction light detection optical system in an example of the hologram recording / reproduction apparatus of this invention. 本発明のホログラム記録再生装置における要部構成の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the main part structure in the hologram recording / reproduction apparatus of this invention. 従来における球面参照光シフト多重記録方式を採用したホログラム記録再生装置の一例における要部構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the main part structure in an example of the hologram recording / reproduction apparatus which adopted the conventional spherical reference light shift multiplex recording system.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

本発明のホログラム記録再生装置は、球面参照光シフト多重方式を利用したホログラム記録再生装置において、空間光変調器から信号光集光用レンズを介して記録媒体に至る光学系および記録媒体に記録されたホログラムの再生光を検出する光学系がフーリエ変換特性を有さないものとして構成されている点に特徴を有する。すなわち、本発明のホログラム記録再生装置において記録再生されるホログラムは、フーリエ変換ホログラムではなく、非フーリエ変換ホログラムである。 The hologram recording / reproducing device of the present invention is a hologram recording / reproducing device using a spherical reference light shift multiplexing method, and is recorded on an optical system and a recording medium from a spatial light modulator to a recording medium via a signal light condensing lens. It is characterized in that the optical system for detecting the reproduced light of the hologram is configured to have no Fourier conversion characteristic. That is, the hologram recorded and reproduced in the hologram recording / reproducing apparatus of the present invention is not a Fourier transform hologram but a non-Fourier transform hologram.

図1は、本発明のホログラム記録再生装置における光学系の要部構成を概略的に示す説明図である。
このホログラム記録再生装置においては、信号光の伝播方向を正方向(図1において右方向)とし、信号光を記録媒体10に照射する信号光集光用レンズ35の焦点距離をf、空間光変調器の光出射面30aと信号光集光用レンズ35の主面35aとの距離を−La、空間光変調器における各ピクセルpからの光が信号光集光用レンズ35によって結像される結像面に配置された撮像素子の撮像面50aと信号光集光用レンズ35の主面35aとの距離を+Lbとしたとき、信号光集光用レンズ35が、1/Lb−1/La=1/fの関係を満足する状態で配置されている。さらに、信号光集光用レンズ35は、信号光集光用レンズ35の主面35aに平行な平面であって、信号光集光用レンズ35を介して記録媒体10に向かって照射される空間光変調器の各ピクセルpからの光が互いに重なり合う平面上に記録媒体10が位置されるよう、配置されている。図1において、符号Hはホログラムを示す。
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a configuration of a main part of an optical system in the hologram recording / reproducing device of the present invention.
In this hologram recording / reproducing device, the propagation direction of the signal light is the positive direction (right direction in FIG. 1), the focal distance of the signal light condensing lens 35 that irradiates the recording medium 10 with the signal light is f, and spatial light modulation. The distance between the light emitting surface 30a of the device and the main surface 35a of the signal light condensing lens 35 is -La, and the light from each pixel p in the spatial light modulator is imaged by the signal light condensing lens 35. When the distance between the imaging surface 50a of the imaging element arranged on the image plane and the main surface 35a of the signal light condensing lens 35 is + Lb, the signal light condensing lens 35 has 1 / Lb-1 / La = It is arranged in a state that satisfies the relationship of 1 / f. Further, the signal light condensing lens 35 is a plane parallel to the main surface 35a of the signal light condensing lens 35, and is a space irradiated toward the recording medium 10 via the signal light condensing lens 35. The recording medium 10 is arranged so that the recording medium 10 is located on a plane in which the light from each pixel p of the optical modulator overlaps with each other. In FIG. 1, reference numeral H indicates a hologram.

信号光集光用レンズ35は、複数枚例えば2〜4枚のレンズ素子が組み合わせられてなる、例えば回転対称型レンズよりなり、フーリエ変換特性を有さないものである。
信号光集光用レンズ35としては、収差の少ないあるいは収差のない光束を出射する機能(収差補正機能)を有するものが用いられてもよい。
The signal light condensing lens 35 is made of, for example, a rotationally symmetric lens in which a plurality of lenses, for example, 2 to 4 lens elements are combined, and does not have a Fourier transform characteristic.
As the signal light condensing lens 35, one having a function of emitting a light flux having little or no aberration (aberration correction function) may be used.

また、信号光集光用レンズ35は、当該信号光集光用レンズ35の主面35aと撮像素子の撮像面50aとの距離Lbを調整可能に構成されていることが好ましい。距離Lbは、例えば、信号光集光用レンズ35の焦点距離の大きさを調整することにより変更することができる。なお、信号光集光用レンズ35自体が図示しない駆動機構によって光軸方向に移動されてもよい。
このような構成とされていることにより、図2に示すように、記録媒体10に記録されるホログラムHの形状サイズを調整することができ、例えばホログラムHのサイズを小さくすることにより記録情報の高密度化を図ることができる。
Further, it is preferable that the signal light condensing lens 35 is configured so that the distance Lb between the main surface 35a of the signal light condensing lens 35 and the image pickup surface 50a of the image pickup element can be adjusted. The distance Lb can be changed, for example, by adjusting the size of the focal length of the signal light condensing lens 35. The signal light condensing lens 35 itself may be moved in the optical axis direction by a drive mechanism (not shown).
With such a configuration, as shown in FIG. 2, the shape size of the hologram H recorded on the recording medium 10 can be adjusted, and for example, the size of the hologram H can be reduced to reduce the size of the recording information. Higher density can be achieved.

球面参照光を記録媒体に照射する参照光照射光学系は、従来のホログラム記録再生装置における参照光照射光学系と同様の構成とされている。すなわち、信号光と同一の記録再生光源からの光を分離した参照光用の光が参照光集光用対物レンズによって球面波に変換されて記録媒体に照射される。 The reference light irradiation optical system that irradiates the recording medium with spherical reference light has the same configuration as the reference light irradiation optical system in the conventional hologram recording / reproducing device. That is, the reference light light separated from the light from the same recording / reproducing light source as the signal light is converted into a spherical wave by the reference light condensing objective lens and irradiated to the recording medium.

このホログラム記録再生装置においては、記録媒体において形成されるホログラムに光学的な収差が発生していても、当該ホログラムから発せられる再生光は、撮像素子上に収差の少ない状態で結像されることとなる。すなわち、このホログラム記録再生装置における光学系は、撮像素子から記録媒体に記録されたホログラムを介して撮像素子に至る光学系全体において収差の影響が低減される構成とされている。 In this hologram recording / reproducing device, even if the hologram formed on the recording medium has optical aberration, the reproduced light emitted from the hologram is imaged on the image pickup device in a state with little aberration. It becomes. That is, the optical system in this hologram recording / reproducing device is configured to reduce the influence of aberration in the entire optical system from the image pickup device to the image pickup device via the hologram recorded on the recording medium.

このホログラム記録再生装置においては、上述したように、空間光変調器における各ピクセルpからの光が信号光集光用レンズ35によって撮像素子の撮像面50a上に結像されるよう光学系が構成されている。このため、図3に示すように、信号光Lsに係るデータ情報の有する空間周波数分布における高周波数成分を除去するための空間フィルタ37が、記録媒体10の表面の近傍に配置される構成を採用することができる。図3において、35は信号光集光用レンズ、40は参照光集光用対物レンズ、50はホログラムの再生光Lgが結像される撮像素子である。
このような構成とされることにより、記録媒体10に形成される記録再生光(信号光Lsおよび球面参照光Lr)の光スポットの拡がりを制限しやすくなり、適切な形状サイズのホログラムを確実に形成することができる。また、フーリエ変換ホログラムを形成する従来の構成のものにおいて信号光を周波数帯域を制限する空間フィルタに入射させるために必要とされる、フーリエ変換レンズにより構成されるリレーレンズ系が不要となるため、レンズ個数の削減による低コスト化を図ることができる。
In this hologram recording / reproducing device, as described above, the optical system is configured so that the light from each pixel p in the spatial light modulator is imaged on the image pickup surface 50a of the image pickup element by the signal light condensing lens 35. Has been done. Therefore, as shown in FIG. 3, a spatial filter 37 for removing high frequency components in the spatial frequency distribution of the data information related to the signal light Ls is arranged near the surface of the recording medium 10. can do. In FIG. 3, 35 is a signal light condensing lens, 40 is a reference light condensing objective lens, and 50 is an image pickup element on which the reproduced light Lg of a hologram is imaged.
With such a configuration, it becomes easy to limit the spread of the optical spot of the recording / reproducing light (signal light Ls and spherical reference light Lr) formed on the recording medium 10, and a hologram having an appropriate shape and size is surely obtained. Can be formed. Further, in the conventional configuration for forming the Fourier transform hologram, the relay lens system composed of the Fourier transform lens, which is required to incident the signal light on the spatial filter that limits the frequency band, becomes unnecessary. Cost reduction can be achieved by reducing the number of lenses.

また、このホログラム記録再生装置においては、記録媒体に記録されたホログラムからの再生光を撮像素子の撮像面に結像させる結像レンズが不要であることから、記録媒体の一面側および他面側の各々に参照光集光用レンズを設置することが構造上容易となる。従って、このホログラム記録再生装置においては、透過型ホログラム記録と反射型ホログラム記録とを行うことができるものとして構成することができる。
このような構成のものにおいては、記録媒体の一面側および他面側の各々に少なくとも一の参照光集光用対物レンズが配置される。各々の参照光集光用対物レンズは、信号光の波数ベクトルとの関係において、互いに異なる方向の記録格子ベクトルが得られる波数ベクトルを有する球面参照光が照射されるよう、配置される。例えば、図4に示すように、記録媒体10の一面側および他面側の各々に、それぞれ一つずつ参照光集光用対物レンズ40a,40bが配置された構成とされる場合には、各々の参照光集光用対物レンズ40a,40bは、透過型ホログラムの記録格子ベクトルと反射型ホログラムの記録格子ベクトルとが互いに逆方向となるよう、配置されることが好ましい。
Further, in this hologram recording / reproducing device, since an imaging lens for forming an image of the reproduced light from the hologram recorded on the recording medium on the imaging surface of the image pickup device is not required, one surface side and the other surface side of the recording medium are not required. It is structurally easy to install a reference light condensing lens in each of the above. Therefore, this hologram recording / reproducing device can be configured to be capable of performing transmissive hologram recording and reflective hologram recording.
In such a configuration, at least one reference light condensing objective lens is arranged on each of one side and the other side of the recording medium. Each reference light condensing objective lens is arranged so as to be irradiated with spherical reference light having a wave number vector that can obtain recording lattice vectors in different directions in relation to the wave number vector of the signal light. For example, as shown in FIG. 4, when one reference light condensing objective lens 40a and 40b are arranged on each of the one side and the other side of the recording medium 10, each of them is used. Reference: The light condensing objective lenses 40a and 40b are preferably arranged so that the recording lattice vector of the transmissive hologram and the recording lattice vector of the reflective hologram are opposite to each other.

このような構成のものにおいては、記録媒体10の一面側に配置された信号光集光用レンズ35を介して照射される信号光Lsと、記録媒体10の一面側に配置された一方の参照光集光用対物レンズ40aを介して照射される球面参照光Lr1とによる球面参照光シフト多重記録が行われることによって、透過型ホログラムによるシフト多重ホログラム列が記録媒体10に記録される。また、信号光Lsと、記録媒体10の他面側に配置された参照光集光用対物レンズ40bを介して照射される球面参照光Lr2とによる球面参照光シフト多重記録が行われることによって、透過型ホログラムによるシフト多重ホログラム列が、透過型ホログラムによるシフト多重ホログラム列と同一の記録領域に重ね書きされる。これにより、クロストークを発生させることなく、記録情報の更なる高密度化を容易に図ることができる。 In such a configuration, the signal light Ls emitted through the signal light condensing lens 35 arranged on one side of the recording medium 10 and one reference arranged on the one side of the recording medium 10 By performing spherical reference light shift multiple recording with the spherical reference light Lr1 emitted through the light condensing objective lens 40a, the shift multiple hologram sequence by the transmissive hologram is recorded on the recording medium 10. Further, the spherical reference light shift multiple recording is performed by the signal light Ls and the spherical reference light Lr2 irradiated through the reference light condensing objective lens 40b arranged on the other surface side of the recording medium 10. The shift multiplex hologram sequence of the transmission type hologram is overwritten in the same recording area as the shift multiplex hologram sequence of the transmission type hologram. As a result, it is possible to easily increase the density of the recorded information without causing crosstalk.

記録媒体10に記録されたホログラムに係るデータ情報の再生時には、光量を大幅に落とした再生用の球面参照光のみが一方の参照光集光用対物レンズ40aを介して記録媒体10に照射されることにより、再生用の球面参照光と同一の参照光照射条件で記録された透過型ホログラムから再生光Lg1が発せられる。そして、当該再生光Lg1が撮像素子50により検出されることにより、当該透過型ホログラムに記録されたデータ情報が再生される。また、再生用の球面参照光のみが他方の参照光集光用対物レンズ40bを介して記録媒体10に照射されることにより、当該再生用の球面参照光と同一の参照光照射条件で記録された反射型ホログラムから再生光Lg2が発せられる。そして、当該再生光Lg2が撮像素子50により検出されることにより、当該反射型ホログラムに記録されたデータ情報が再生される。 When reproducing the data information related to the hologram recorded on the recording medium 10, only the spherical reference light for reproduction with a significantly reduced amount of light is applied to the recording medium 10 via one of the reference light condensing objective lenses 40a. As a result, the reproduced light Lg1 is emitted from the transmissive hologram recorded under the same reference light irradiation conditions as the spherical reference light for reproduction. Then, when the reproduced light Lg1 is detected by the image sensor 50, the data information recorded in the transmissive hologram is reproduced. Further, only the spherical reference light for reproduction is irradiated to the recording medium 10 through the other objective lens 40b for condensing the reference light, so that the light is recorded under the same reference light irradiation conditions as the spherical reference light for reproduction. Regenerated light Lg2 is emitted from the reflective hologram. Then, when the reproduced light Lg2 is detected by the image sensor 50, the data information recorded in the reflective hologram is reproduced.

本発明のホログラム記録再生装置においては、例えば、記録媒体の或る領域に対して球面参照光シフト多重記録を行って第1のシフト多重ホログラム列を記録した後、当該記録媒体を回動させた状態において、球面参照光シフト多重記録を行って新たなシフト多重ホログラム列をその記録領域の一部が既に記録されたシフト多重ホログラム列の記録領域と重なる状態で、多重記録(クロスシフト多重記録)する方法が実施されてもよい。
このような方法が実施されるホログラム記録再生装置においては、例えば、記録媒体をその表面に沿った平面内で回動(回転)させる記録媒体回動機構と、記録媒体をその表面に沿った平面内で移動させる記録媒体移動機構とを備えた構成とすればよい。
In the hologram recording / reproducing device of the present invention, for example, spherical reference optical shift multiple recording is performed on a certain region of the recording medium to record the first shift multiple hologram sequence, and then the recording medium is rotated. In the state, spherical reference optical shift multiple recording is performed, and a new shift multiple hologram sequence is overlapped with the recording area of the shift multiple hologram sequence in which a part of the recording area has already been recorded, and multiple recording (cross shift multiple recording) is performed. The method of doing so may be implemented.
In a hologram recording / reproducing device in which such a method is carried out, for example, a recording medium rotating mechanism that rotates (rotates) a recording medium in a plane along the surface of the recording medium and a flat surface of the recording medium along the surface thereof. The configuration may be configured to include a recording medium moving mechanism for moving within.

以下、本発明のホログラム記録再生装置の具体例について図を用いて説明する。 Hereinafter, a specific example of the hologram recording / reproducing device of the present invention will be described with reference to the drawings.

図5は、本発明のホログラム記録再生装置における要部構成の一例を示す説明図である。
このホログラム記録再生装置は、データ情報を担持した信号光および球面参照光を記録媒体10に照射する光学機構と、記録媒体駆動機構(図示せず)と、記録媒体10に記録されたホログラムに球面参照光が照射されることにより当該ホログラムから発せられる再生光(回折光)を検出する再生光検出光学系とを備えている。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a main part configuration in the hologram recording / reproducing device of the present invention.
This hologram recording / reproducing device includes an optical mechanism that irradiates the recording medium 10 with signal light and spherical reference light carrying data information, a recording medium driving mechanism (not shown), and a spherical shape on the hologram recorded on the recording medium 10. It is provided with a regenerated light detection optical system that detects regenerated light (diffracted light) emitted from the hologram when the reference light is irradiated.

光学機構は、例えば青色レーザ光源よりなる記録再生光源21と、記録再生光源21からの光を信号光用の光と参照光用の光とに分割する例えば偏向プリズムビームスプリッタよりなる光分離手段22と、信号光用の光をデータ情報を担持した信号光Lsとして記録媒体10の表面に照射する信号光照射光学系と、参照光用の光を球面波に変換して球面参照光として記録媒体10の表面に照射する球面参照光照射光学系とを備えている。記録再生光源21と光分離手段22との間におけるレーザ光の光路上には、シャッタ23、偏光板24およびビーム整形用レンズ25が配置されている。 The optical mechanism is an optical separation means 22 including, for example, a recording / reproducing light source 21 made of a blue laser light source and, for example, a deflection prism beam splitter that divides the light from the recording / reproducing light source 21 into light for signal light and light for reference light. A signal light irradiation optical system that irradiates the surface of the recording medium 10 with light for signal light as signal light Ls carrying data information, and a recording medium that converts light for reference light into spherical waves and uses it as spherical reference light. It is provided with a spherical reference light irradiation optical system that irradiates the surface of 10. A shutter 23, a polarizing plate 24, and a beam shaping lens 25 are arranged on the optical path of the laser beam between the recording / reproducing light source 21 and the light separating means 22.

信号光照射光学系は、光分離手段22からの信号光用の光のビーム径を拡大するビームエクスパンダ31と、信号光用の光を記録すべきページデータに対応した空間情報を用いて変調し、偏光方向(偏光面)を90°回転させて出射する空間光変調器(SLM)30と、空間光変調器30によって生成された信号光Lsを記録媒体10に集光して照射する信号光集光用レンズ35とを備えている。
32は、ビームエクスパンダ31を介して入射される信号光用の光を反射して空間光変調器30に入射させると共に空間光変調器30から出射された光を透過する偏光プリズムビームスプリッタである。
このホログラム記録再生装置においては、記録媒体10として例えば透過型のディスク状のものが用いられており、記録媒体10は、信号光集光用レンズ35の主面に平行な平面であって、信号光集光用レンズ35を介して記録媒体10に向かって照射される空間光変調器30の各ピクセルからの光が互いに重なり合う平面上に、位置される。
The signal light irradiation optical system is modulated using a beam expander 31 that expands the beam diameter of the signal light from the light separation means 22, and spatial information corresponding to page data for recording the signal light. A signal that condenses and irradiates the spatial light modulator (SLM) 30 that emits light by rotating the polarization direction (polarization plane) by 90 ° and the signal light Ls generated by the spatial light modulator 30 on the recording medium 10. It includes a light condensing lens 35.
Reference numeral 32 denotes a polarizing prism beam splitter that reflects light for signal light incident through the beam expander 31 and causes it to enter the spatial light modulator 30 and transmits light emitted from the spatial light modulator 30. ..
In this hologram recording / reproducing device, for example, a transmissive disk-shaped recording medium 10 is used, and the recording medium 10 is a plane parallel to the main surface of the signal light condensing lens 35 and is a signal. The light from each pixel of the spatial light modulator 30 emitted toward the recording medium 10 via the light condensing lens 35 is located on a plane on which they overlap each other.

球面参照光照射光学系は、光分離手段22からの参照光用の光の光量を調節するNDフィルタ41と、参照光用の光の偏光方向を変更する半波長板(λ/2波長板)42と、参照光用の光を球面波に変換して当該球面参照光を記録媒体10の一面側から照射する参照光集光用対物レンズ40aとを備えている。45および46は、半波長板42からの参照光用の光を参照光集光用対物レンズ40aに入射させる反射ミラーである。
上述したように、透過型ホログラム記録と反射型ホログラム記録とが行われる構成とされる場合には、図5において破線で示すように、記録媒体10の他面側から球面参照光を照射するための第2の球面参照光照射光学系が構成される。この第2の球面参照光照射光学系は、記録媒体10の他面側に配置された他方の参照光集光用対物レンズ40bと、半波長板42からの参照光用の光を他方の参照光集光用対物レンズ40bに入射させる反射ミラー47、48とを備えている。各々の参照光集光用対物レンズ40a,40bは、信号光Lsの波数ベクトルとの関係において、互いに異なる方向の記録格子ベクトルが得られる波数ベクトルを有する球面参照光Lr1,Lr2が照射されるよう、配置される。
このような構成のものにおいては、参照光についての光路の切り替えは、例えば、反射ミラー45を参照光用の光の光路に対して挿脱可能に配置された構成とすることにより、行うことができる。
The spherical reference light irradiation optical system includes an ND filter 41 that adjusts the amount of light for reference light from the light separation means 22, and a half-wave plate (λ / 2 wavelength plate) that changes the polarization direction of the light for reference light. 42, and a reference light condensing objective lens 40a that converts the light for reference light into a spherical wave and irradiates the spherical reference light from one side of the recording medium 10. Reference numerals 45 and 46 are reflection mirrors that allow light for reference light from the half-wave plate 42 to be incident on the reference light condensing objective lens 40a.
As described above, when the transmission type hologram recording and the reflection type hologram recording are performed, as shown by the broken line in FIG. 5, in order to irradiate the spherical reference light from the other surface side of the recording medium 10. The second spherical reference light irradiation optical system of the above is configured. The second spherical reference light irradiation optical system refers to the other reference light condensing objective lens 40b arranged on the other surface side of the recording medium 10 and the light for reference light from the half-wave plate 42. It includes reflection mirrors 47 and 48 that are incident on the light condensing objective lens 40b. Each of the reference light condensing objective lenses 40a and 40b is irradiated with spherical reference lights Lr1 and Lr2 having wavenumber vectors that can obtain recording lattice vectors in different directions in relation to the wavenumber vector of the signal light Ls. , Will be placed.
In such a configuration, switching of the optical path for the reference light can be performed, for example, by adopting a configuration in which the reflection mirror 45 is detachably arranged with respect to the optical path of the light for the reference light. can.

再生光検出用光学系は、記録媒体10の他面側に位置されており、例えばCCDよりなる撮像素子50を備えている。撮像素子50は、撮像面が空間光変調器30の各ピクセルからの光が信号光集光用レンズ35によって結像される結像面に位置される状態で配置されている。 The reproduced light detection optical system is located on the other side of the recording medium 10, and includes, for example, an image pickup device 50 made of a CCD. The image pickup device 50 is arranged in a state where the image pickup surface is positioned on the image pickup surface on which the light from each pixel of the spatial light modulator 30 is imaged by the signal light condensing lens 35.

記録媒体駆動機構は、記録媒体10をその表面に沿った平面内で回動(回転)させる記録媒体回動機構と、記録媒体10をその表面に沿った平面内で移動させる記録媒体移動機構とを備えている。 The recording medium driving mechanism includes a recording medium rotating mechanism that rotates (rotates) the recording medium 10 in a plane along the surface thereof, and a recording medium moving mechanism that moves the recording medium 10 in a plane along the surface thereof. It has.

このホログラム記録再生装置においては、記録再生光源21から出射されたレーザ光は、光分離手段22によって信号光用の光と参照光用の光に分割される。信号光用の光は、ビームエクスパンダ31を介して偏光プリズムビームスプリッタ32に入射される。信号光用の光は、偏光プリズムビームスプリッタ30によって反射されて空間光変調器30に照射される。この空間光変調器30によって、信号光用の光は偏光面が90°変更されたデータパターンに変調される。空間光変調器30によって生成された信号光Lsは、偏光プリズムビームスプリッタ32を透過して信号光集光用レンズ35に入射され、信号光集光用レンズ35によって集光されて記録媒体10に照射される。一方、参照光用の光は、NDフィルタ41および半波長板42を介して例えば一方の参照光集光用対物レンズ40aに入射され、一方の参照光集光用対物レンズ40aによって球面波に変換されて球面参照光Lr1として記録媒体10に照射される。これにより、記録媒体10においては、信号光Lsと球面参照光Lr1とによる干渉縞が透過型ホログラムとして記録される。 In this hologram recording / reproducing device, the laser light emitted from the recording / reproducing light source 21 is divided into light for signal light and light for reference light by the light separating means 22. The light for signal light is incident on the polarizing prism beam splitter 32 via the beam expander 31. The light for signal light is reflected by the polarizing prism beam splitter 30 and is applied to the spatial light modulator 30. The spatial light modulator 30 modulates the light for signal light into a data pattern in which the plane of polarization is changed by 90 °. The signal light Ls generated by the spatial light modulator 30 passes through the polarizing prism beam splitter 32, is incident on the signal light condensing lens 35, is condensed by the signal light condensing lens 35, and is collected on the recording medium 10. Be irradiated. On the other hand, the light for reference light is incident on, for example, one reference light condensing objective lens 40a through the ND filter 41 and the half-wave plate 42, and is converted into a spherical wave by one reference light condensing objective lens 40a. Then, the recording medium 10 is irradiated with the spherical reference light Lr1. As a result, in the recording medium 10, interference fringes due to the signal light Ls and the spherical reference light Lr1 are recorded as a transmission hologram.

そして、記録媒体10をその表面に沿って一方向にわずかな距離移動(シフト)させた状態において、新たなホログラムを記録する操作を繰り返し行うことにより、複数のホログラムが互いに一部が重なる状態で一方向に並ぶよう記録されたシフト多重ホログラム列が記録される。一のホログラムは、平面視で略円形状であって、そのサイズは、例えば直径が500μmである。記録媒体のシフト量は、例えば10μm程度である。
この例においては、記録媒体10における単位記録領域(ブック)へのアクセスは、例えば記録媒体10の2軸移動と回転(回動)とによって行われる。
Then, in a state where the recording medium 10 is moved (shifted) by a slight distance in one direction along the surface thereof, the operation of recording a new hologram is repeated so that the plurality of holograms partially overlap each other. A shift multiple hologram sequence recorded so as to line up in one direction is recorded. One hologram has a substantially circular shape in a plan view, and its size is, for example, 500 μm in diameter. The shift amount of the recording medium is, for example, about 10 μm.
In this example, access to the unit recording area (book) on the recording medium 10 is performed, for example, by biaxial movement and rotation (rotation) of the recording medium 10.

また、上述の球面参照光シフト多重記録を行って第1のシフト多重ホログラム列を記録した後、記録媒体10を回動させた状態において、球面参照光シフト多重記録が行われることにより、新たなシフト多重ホログラム列がその記録領域の一部が既に記録されたシフト多重ホログラム列の記録領域と重なる状態で、多重記録(クロスシフト多重記録)される。 Further, after the above-mentioned spherical reference optical shift multiple recording is performed to record the first shift multiple hologram sequence, the spherical reference optical shift multiple recording is performed in a state where the recording medium 10 is rotated, whereby a new spherical reference optical shift multiple recording is performed. Multiple recording (cross-shift multiple recording) is performed in a state where the shift multiple hologram sequence overlaps the recording area of the shift multiple hologram sequence in which a part of the recording area has already been recorded.

さらにまた、信号光Lsと、記録媒体10の他面側に配置された他方の参照光集光用対物レンズ40bを介して照射される球面参照光Lr2とによる球面参照光シフト多重記録が行われることによって、反射型ホログラムによるシフト多重ホログラム列が、透過型ホログラムによるシフト多重ホログラム列と同一の記録領域に重ね書きされる。 Furthermore, spherical reference light shift multiple recording is performed by the signal light Ls and the spherical reference light Lr2 irradiated through the other reference light condensing objective lens 40b arranged on the other surface side of the recording medium 10. As a result, the shift multiple hologram sequence of the reflective hologram is overwritten in the same recording area as the shift multiple hologram sequence of the transmissive hologram.

記録媒体10に記録されたホログラムに係るデータ情報の再生時には、参照光用の光の光量がNDフィルタ41によって調整されてホログラム記録時に比して光量を大幅に落とした再生用の球面参照光のみが記録媒体10に照射される。これにより、再生用の球面参照光と同一の参照光照射条件で記録されたホログラムから再生光Lg1(Lg2)が発せられる。ホログラムからの再生光Lg1(Lg2)は、略無収差の状態で撮像素子50に結像される。撮像素子50によって再生光Lg1(Lg2)が検出されることにより、当該ホログラムに記録されたデータ情報が再生される。透過型ホログラムと反射型ホログラムとが多重記録されている場合には、再生用の球面参照光が一方の参照光集光用対物レンズ40aを介して照射されることにより透過型ホログラムが再生され、再生用の球面参照光が他方の参照光集光用対物レンズ40bを介して照射されることにより反射型ホログラムが再生される。 When reproducing the data information related to the hologram recorded on the recording medium 10, only the spherical reference light for reproduction in which the amount of light for reference light is adjusted by the ND filter 41 and the amount of light is significantly reduced as compared with the time of hologram recording. Is irradiated on the recording medium 10. As a result, the regenerated light Lg1 (Lg2) is emitted from the hologram recorded under the same reference light irradiation conditions as the spherical reference light for reproduction. The reproduced light Lg1 (Lg2) from the hologram is imaged on the image sensor 50 in a state of substantially no aberration. When the reproduced light Lg1 (Lg2) is detected by the image sensor 50, the data information recorded on the hologram is reproduced. When the transmissive hologram and the reflective hologram are multiple-recorded, the transmissive hologram is reproduced by irradiating the spherical reference light for reproduction through one of the reference light condensing objective lenses 40a. The reflective hologram is reproduced by irradiating the spherical reference light for reproduction through the other reference light condensing objective lens 40b.

而して、本発明のホログラム記録再生装置においては、空間光変調器30から信号光集光用レンズ35を介して記録媒体10に至る光学系および記録媒体10に記録された再生光を検出する光学系がフーリエ変換特性を有さないものとして構成されている。また、信号光集光用レンズ30の主面に平行な平面であって、信号光集光用レンズ30を介して記録媒体10に向かって照射される空間光変調器30の各ピクセルからの光が互いに重なり合う平面上に、記録媒体10が位置される構成とされている。このような光学系においては、記録媒体10に記録されるホログラムが収差を有するものであっても、最終的に得られる再生像には実際上問題が生ずることがない。従って、上記のホログラム記録再生装置によれば、空間光変調器30から記録媒体10に至る光学系においてリレーレンズ等を設置することが不要となると共に、ホログラムからの再生光を撮像素子50に結像させる結像レンズを設置することが不要となる。その結果、ホログラム記録再生光学系の簡略化を図ることができ、所期の性能のホログラム記録再生装置をコスト的に有利に製造することができる。 Thus, in the hologram recording / reproducing device of the present invention, the reproduced light recorded in the optical system and the recording medium 10 from the spatial light modulator 30 to the recording medium 10 via the signal light condensing lens 35 is detected. The optical system is configured so that it does not have Fourier transform characteristics. Further, the light from each pixel of the spatial light modulator 30 which is a plane parallel to the main surface of the signal light condensing lens 30 and is irradiated toward the recording medium 10 through the signal light condensing lens 30. The recording medium 10 is positioned on a plane on which the two are overlapped with each other. In such an optical system, even if the hologram recorded on the recording medium 10 has aberrations, there is practically no problem in the finally obtained reproduced image. Therefore, according to the hologram recording / reproducing device, it is not necessary to install a relay lens or the like in the optical system from the spatial light modulator 30 to the recording medium 10, and the reproduced light from the hologram is connected to the image sensor 50. It is not necessary to install an imaging lens to image. As a result, the hologram recording / reproducing optical system can be simplified, and the hologram recording / reproducing device having the desired performance can be manufactured economically.

また、結像レンズが不要となることから、記録媒体10の一面側および他面側の各々に参照光集光用レンズを設置することが容易となって、透過型ホログラム記録と反射型ホログラム記録とを行うことができるようになる。従って、記録媒体10における透過型ホログラムのシフト多重記録ホログラム列が記録された記録領域と同一の記録領域に反射型ホログラムのシフト多重記録ホログラム列を重ね書きすることができ、シフト多重ホログラム列の多重数を一層容易に向上させることができる。 Further, since the imaging lens is not required, it becomes easy to install the reference light condensing lens on each of the one side and the other side of the recording medium 10, and the transmission type hologram recording and the reflection type hologram recording can be easily performed. And will be able to do. Therefore, the shift multiplex recording hologram sequence of the reflective hologram can be overwritten in the same recording area as the recording area in which the shift multiplex recording hologram sequence of the transmissive hologram on the recording medium 10 is recorded, and the shift multiplex hologram sequence can be multiplexed. The number can be increased more easily.

10 記録媒体
21 記録再生光源
22 光分離手段
23 シャッタ
24 偏光板
25 ビーム整形用レンズ
30 空間光変調器(SLM)
30a 光出射面
31 ビームエクスパンダ
32 偏光プリズムビームスプリッタ
34 信号光集光用対物レンズ
35 信号光集光用レンズ
35a 主面
36 リレーレンズ
36a 一方のレンズ
36b 他方のレンズ
37 空間フィルタ
38 位相板
40 参照光集光用レンズ
40a 一方の参照光集光用対物レンズ
40b 他方の参照光集光用対物レンズ
41 NDフィルタ
42 半波長板(λ/2波長板)
45 反射ミラー
46 反射ミラー
47 反射ミラー
48 反射ミラー
50 撮像素子
50a 撮像面
51 結像レンズ
H ホログラム
Lg 再生光
Lg1 透過型ホログラムの再生光
Lg2 透過型ホログラムの再生光
Lr 球面参照光
Lr1 球面参照光
Lr2 球面参照光
Ls 信号光
10 Recording medium 21 Recording / playback light source 22 Light separation means 23 Shutter 24 Polarizing plate 25 Beam shaping lens 30 Spatial light modulator (SLM)
30a Light emitting surface 31 Beam expander 32 Polarized prism Beam splitter 34 Signal light condensing objective lens 35 Signal light condensing lens 35a Main surface 36 Relay lens 36a One lens 36b The other lens 37 Spatial filter 38 Phase plate 40 Light condensing lens 40a One reference light condensing objective lens 40b The other reference light condensing objective lens 41 ND filter 42 Half-wave plate (λ / 2 wavelength plate)
45 Reflective mirror 46 Reflective mirror 47 Reflective mirror 48 Reflective mirror 50 Imaging element 50a Imaging surface 51 Imaging lens H Hologram Lg Reproduced light Lg1 Transmitted hologram reproduced light Lg2 Transmitted hologram reproduced light Lr Spherical reference light Lr1 Spherical reference light Lr2 Spherical reference light Ls signal light

Claims (4)

データ情報を担持した信号光と参照光とを干渉させて得られるホログラムをシフト多重方式によって記録媒体に多重記録すると共に、ホログラムが記録された記録媒体に参照光を照射することによりホログラムに記録されたデータ情報を再生するホログラム記録再生装置において、
記録再生光源と、当該記録再生光源からの光を信号光用の光と参照光用の光とに分割する光分離手段と、当該信号光用の光を変調して信号光を生成する空間光変調器と、信号光を記録媒体に照射する信号光集光用レンズと、前記参照光用の光を球面波に変換して参照光として記録媒体に照射する参照光照射光学系と、記録媒体に記録されたホログラムの再生光を検出する撮像素子とを備えており、
前記空間光変調器から前記信号光集光用レンズを介して記録媒体に至る光学系および当該記録媒体に記録されたホログラムの再生光を検出する光学系が、フーリエ変換特性を有さないものであり、
前記信号光の伝播方向を正方向とし、前記信号光集光用レンズの焦点距離をf、前記空間光変調器の光出射面と当該信号光集光用レンズの主面との距離を−La、当該空間光変調器における各ピクセルからの光が当該信号光集光用レンズによって結像される結像面に配置された前記撮像素子の撮像面と当該信号光集光用レンズの主面との距離を+Lbとしたとき、当該信号光集光用レンズは、1/Lb−1/La=1/fの関係を満足し、かつ、当該信号光集光用レンズの主平面に平行な平面であって、前記空間光変調器の各ピクセルからの光が互いに重なり合う平面上に記録媒体が位置されるよう、配置されていることを特徴とするホログラム記録再生装置。
The hologram obtained by interfering the signal light carrying the data information with the reference light is multiple-recorded on the recording medium by the shift multiplexing method, and is recorded on the hologram by irradiating the recording medium on which the hologram is recorded with the reference light. In a hologram recording / playback device that reproduces the data information
A recording / reproducing light source, an optical separation means for dividing the light from the recording / reproducing light source into light for signal light and light for reference light, and spatial light that modulates the light for the signal light to generate signal light. A modulator, a signal light condensing lens that irradiates a recording medium with signal light, a reference light irradiation optical system that converts the reference light light into a spherical wave and irradiates the recording medium as reference light, and a recording medium. It is equipped with an imaging element that detects the reproduced light of the hologram recorded in.
The optical system from the spatial light modulator to the recording medium via the signal light condensing lens and the optical system for detecting the reproduced light of the hologram recorded on the recording medium do not have Fourier conversion characteristics. can be,
The propagation direction of the signal light is the positive direction, the focal distance of the signal light condensing lens is f, and the distance between the light emitting surface of the spatial light modulator and the main surface of the signal light condensing lens is -La. , the principal surface of the imaging surface and the signal light condensing lens of the imaging device the light is disposed on the imaging plane is imaged by the optical signal condensing lens from each pixel in the spatial light modulator When the distance of is + Lb, the signal light condensing lens satisfies the relationship of 1 / Lb-1 / La = 1 / f, and is a plane parallel to the main plane of the signal light condensing lens. A hologram recording / playback device, wherein the recording medium is arranged so that the light from each pixel of the spatial optical modulator is arranged on a plane on which the light from each pixel overlaps with each other.
信号光に係るデータ情報が有する空間周波数分布における高周波数成分を除去する空間フィルタが記録媒体の表面の近傍に配置されることを特徴とする請求項1に記載のホログラム記録再生装置。 The hologram recording / playback apparatus according to claim 1, wherein a spatial filter for removing high frequency components in the spatial frequency distribution of the data information related to the signal light is arranged near the surface of the recording medium. 前記信号光集光用レンズは、当該信号光集光用レンズの主面と前記撮像素子の撮像面との距離を調整可能に構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のホログラム記録再生装置。 The first or second aspect of the signal light condensing lens is characterized in that the distance between the main surface of the signal light condensing lens and the imaging surface of the image pickup element can be adjusted. The hologram recording / playback device described. 前記参照光照射光学系は、複数の参照光集光用対物レンズを備えており、
記録媒体の一面側および他面側の各々に少なくとも一の参照光集光用対物レンズが配置されており、
反射型ホログラムおよび透過型ホログラムが記録媒体における同一の記録領域に多重記録されることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のホログラム記録再生装置。
The reference light irradiation optical system includes a plurality of reference light condensing objective lenses.
At least one reference light condensing objective lens is arranged on each of one side and the other side of the recording medium.
The hologram recording / reproducing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the reflective hologram and the transmissive hologram are multiple-recorded in the same recording area on the recording medium.
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