JPWO2005098552A1 - ホログラム再生装置およびホログラム再生方法 - Google Patents

Abstract

小型化が可能なホログラム再生装置を提供する。本発明のホログラム再生装置は、可干渉性の参照光ビームと記録情報に応じて空間的に変調した信号光ビームとを略同一の光軸で記録媒体に照射して該参照光ビームと該信号光ビームとの干渉による回折格子の領域を記録して得られる記録済み記録媒体から該記録情報を再生する。該ホログラム再生装置は、可干渉性の光ビームを出射する光源部と、該光ビームを該記録媒体の該回折格子の領域に照射する光ビーム照射部と、該光ビームを該回折格子の領域に照射することによって再生される再生光ビームを集束位置に向けて集光する集光部と、該集束位置に設けられて該再生光ビームからそのフーリエ０次成分と該再生光ビームから回折光成分とを分離する入射光処理部と、該回折光成分から該記録情報を検出する検出部と、を有する。

Description

本発明はホログラフィックメモリを利用するホログラム再生方法及び光情報再生装置に関する。

ホログラムの原理を利用したデジタル情報記録システムとして、体積ホログラフィック記録システムが知られている。このシステムの特徴は、記録情報をフォトリフラクティブ材料などの感光材料からなる記録媒体に屈折率の変化として記録することである。
従来のホログラム記録再生方法の１つにフーリエ変換を用いて記録再生する方法がある。
図１に示すように、従来の４ｆ系ホログラム記録再生装置において、レーザ光源ＬＤから発せられたレーザ光ビーム１は、ビームスプリッタ２において光ビーム１ａと光ビーム１ｂとに分割される。光ビーム１ａは、ビームエキスパンダＢＸでビーム径を拡大されて、平行光として、透過型のＴＦＴ液晶表示装置（ＬＣＤ）のパネルなどの空間光変調器ＳＬＭに照射される。空間光変調器ＳＬＭは、エンコーダ３で信号変換された記録すべき情報を電気信号として受け取って、２次元データすなわち平面上に明暗の２次元ドットパターンなどの記録情報を形成する。光ビーム１ａは、空間光変調器ＳＬＭを透過すると、空間的に光変調されて、データ信号成分を含む信号光ビームとなる。ドットパターン信号成分を含んだ信号光ビーム１ａは、その焦点距離ｆだけ離しておいたフーリエ変換レンズ４を通過してドットパターン信号成分がフーリエ変換されて、記録媒体５内に集光される。一方、ビームスプリッタ２において分割された光ビーム１ｂは、参照光としてミラー６、７によって記録媒体５内に導かれて、信号光ビーム１ａの光路と記録媒体５の内部で交差し干渉して光干渉パターンを形成し、光干渉パターン全体を屈折率の変化などの回折格子として記録する。
このように、コヒーレントな平行光で照明されたドットパターンデータからの回折光をフーリエ変換レンズで結像し、その焦点面すなわちフーリエ面上の分布に直してフーリエ変換の結果の分布をコヒーレントな参照光と干渉させてその干渉縞を焦点近傍の記録媒体に記録する。１ページ目の記録が終了したら、回動ミラー７を所定量回転し、かつ、その位置を所定量平行移動させ記録媒体５に対する参照光ビーム１ｂの入射角度を変化させ、２ページ目を同じ手順で記録する。このように逐次記録を行うことにより角度多重記録を行う。
一方で、再生時には逆フーリエ変換を行いドットパターン像を再生する。情報再生においては、図１に示すように、例えば、空間光変調器ＳＬＭによって信号光ビーム１ａの光路を遮断して、参照光ビーム１ｂのみを記録媒体５へ照射する。再生時には、再生するページを記録した時の参照光ビームと同じ入射角度になるように、ミラーの位置と角度をミラーの回動と直線移動を組み合わせで変化させ制御する。参照光ビーム１ｂが照射された記録媒体５の信号光ビーム１ａの入射側の反対側には、記録された信号光を再現した再生波が現れる。この再生波を逆フーリエ変換レンズ８に導いて、逆フーリエ変換するとドットパターン信号を再現することができる。さらに、このドットパターン信号を焦点距離位置の像検出センサ９によって受光して、電気的なデジタルデータ信号に再変換した後、デコーダ１０に送ると、元のデータが再生される。このようにして、数ｍｍ角程度の体積中に多重記録を行なっていた（特開２００１−１８４６３７号公報）。
上述の多重記録の方式は回動ミラー７等の正確な制御が必要であると共に、装置の小型化を図りにくいという問題点がある。そこで、球面波を用いて、記録媒体と記録光学系を平行移動する事で多重記録を行う方法が提案されており（Ｄ．Ｐｓａｌｔｉｓ，Ｍ．Ｌｅｖｅｎｅ，Ａ．Ｐｕ，Ｇ．Ｂａｒｂａｓｔａｔｈｉｓ ａｎｄ Ｋ．Ｃｕｒｔｉｓ；″Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｓｔｏｒａｇｅ ｕｓｉｎｇ ｓｈｉｆｔ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ″，ＯＰＴＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．７，（Ａｐｒｉｌ １，１９９５）ｐ．７８２−７８４）、図２はこうした原理を用いて空間多重を行い、更に参照光ビームと信号光ビームを同軸にした構成を示している。
図２に示す如き従来のホログラム記録装置は、可干渉性の光ビーム１を出射するレーザ光源ＬＤとビームエキスパンダＢＸと第１ハーフプリズムを有する。第１ハーフミラープリズムＨＰ１は入射した光ビーム１を当該ビームの光軸と同一の方向に透過しかつ当該光軸に対して垂直の方向に反射して光ビームを分離する。
第１ハーフミラープリズムＨＰ１を透過した光ビームは信号用光ビームとなり、空間光変調器ＳＬＭに入射するように照射される。信号用光ビームは、データが表示されている空間光変調器ＳＬＭを通過すると光変調されて、データをドットマトリクス成分として含む信号光ビーム１ａとなる。信号光ビーム１ａは、第２ハーフミラープリズムＨＰ２に入射するように照射される。
第１ハーフミラープリズムＨＰ１によって反射された参照光ビーム１ｂは、第１ミラーＭ１および第２ミラーＭ２によって反射されて、第２ハーフミラープリズムＨＰ２に入射する。
第２ハーフミラープリズムＨＰ２は、空間光変調器ＳＬＭからの信号光ビーム１ａを透過し、第２ミラーＭ２からの参照光ビーム１ｂを当該ビームの光軸に対して垂直な方向、すなわち信号光ビーム１ａと同一の進行方向に向けて反射する。
第２ハーフミラープリズムＨＰ２からの信号光ビーム１ａおよび参照光ビーム１ｂの混合光ビームは、フーリエ変換レンズ４に照射される。フーリエ変換レンズ４は、信号光ビーム１ａのドットマトリクス成分をフーリエ変換し、ホログラム記録媒体５に焦点を結ぶように集光する。
再生時には、上述の図１の従来例と同様に空間光変調器ＳＬＭによって信号光ビーム１ａの光路を遮断して、記録媒体に参照光のみを照射することにより、記録媒体中に形成されている回折格子からの再生光を逆フーリエ変換レンズ８に導いてこれを受光し、元のデータを再生する。この構成には、媒体を平行移動するのみで多重記録が行えるので、板状の記録媒体、特に円盤状の記録媒体形状に適用し易いという利点がある。しかしながら、この構成の場合、情報の再生時において、参照光の回折されなかった成分と回折格子からの回折光成分とが同じ光軸に沿って伝搬することになり、更に、一般的に回折格子からの回折光の強度と比較して、参照光の回折されなかった成分の強度は大きい。そのため再生信号の読み取り性能が劣化してしまう問題がある。

そこで、本発明の解決しようとする課題には、小型化が可能なホログラム記録媒体のホログラム再生方法並びにホログラム再生装置を提供することが一例として挙げられる。
本発明のある特徴によるホログラム再生装置は、可干渉性の、参照光成分と記録情報に応じて空間的に変調された信号光成分とを略同一の光軸で含む記録光ビームを記録媒体に照射して該参照光成分と該信号光成分との干渉を記録した回折格子の領域から該記録情報を再生するホログラム再生装置であって、可干渉性の光ビームを出射する光源部と、該光ビームを該記録媒体の該回折格子の領域に照射する光ビーム照射部と、該光ビームを該回折格子の領域に照射することによって再生される再生光ビームを集束位置に向けて集光する集光部と、該集束位置に設けられて該再生光ビームのフーリエ０次成分と該再生光ビームの回折光成分とを分離する入射光処理部と、該回折光成分から該記録情報を検出する検出部と、を含むことを特徴とする。
本発明の別の特徴によるホログラム再生方法は、可干渉性の、参照光成分と記録情報に応じて空間的に変調された信号光成分とを略同一の光軸で含む記録光ビームを記録媒体に照射して該参照光成分と該信号光成分との干渉を記録した回析格子の領域から該記録情報を再生するホログラム再生方法であって、可干渉性の光ビームを該記録媒体の該回折格子の領域に照射する照射工程と、該照射工程によって再生される再生光ビームを集束位置に向けて集光する集光工程と、該集束位置に設けられた入射光処理部によって該再生光ビームのフーリエ０次成分と該再生光ビームの回折光成分とを分離する入射光処理工程と、該回折光成分から該記録情報を再生する再生工程と、を含むことを特徴とする。

図１は、従来のホログラム記録再生システムを示す概略構成図である。
図２は、従来のホログラム記録再生システムを示す概略構成図である。
図３は、本発明に使用されるホログラム記録媒体に情報を記録するホログラム記録装置を説明する概略構成図である。
図４は、本発明によるホログラム再生装置の実施例を説明する概略構成図である。
図５は、本発明の実施例のホログラム再生装置に使用される入射光処理部の動作を説明するグラフ及び線図である。
図６は、本発明によるホログラム再生装置の変形例を説明する概略構成図である。
図７は、本発明によるホログラム再生装置の変形例を説明する概略構成図である。
図８は、本発明によるホログラム再生装置の変形例を説明する概略構成図である。
図９は、本発明の実施例のホログラム再生装置に使用される入射光処理部の動作を説明するグラフ及び線図である。
図１０は、本発明によるホログラム再生装置の変形例を説明する概略構成図である。
図１１は、本発明によるホログラム再生装置の変形例を説明する概略構成図である。
図１２は、本発明によるホログラム再生装置の変形例を説明する概略構成図である。
図１３は、本発明によるホログラム再生装置に使用される入射光処理部を説明するグラフおよび線図である。
図１４は、本発明によるホログラム再生装置の変形例を説明する概略構成図である。
図１５は、本発明によるホログラム再生装置の変形例を説明する概略構成図である。
図１６は、本発明によるホログラム再生装置の変形例を説明する概略構成図である。
図１７は、本発明によるホログラム再生装置の変形例を説明する概略構成図である。
図１８は、本発明に使用されるホログラム記録媒体に情報を記録するホログラム記録装置の変形例を説明する概略構成図である。

本発明によるホログラム再生方法およびホログラム再生装置について添付図面を参照しつつ以下に説明する。
＜ホログラム記録媒体＞
本発明のホログラム再生方法およびホログラム再生装置に使用されるホログラム記録媒体は、可干渉性の参照光成分と記録情報に応じて空間的に変調された信号光成分とを略同一の光軸で含む記録光ビームを記録媒体に照射して該参照光成分と該信号光成分との干渉による回折格子の領域を記録した記録媒体部を含む。
該記録媒体部は光透過性の感光材料からなる。該感光材料は、光伝導性と電気光学効果（印加電場の１次項に比例した屈折率変化を示す）とを持ち、ドナー準位とアクセプター準位がバンドギャップの深いレベルに存在するような材料いわゆる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、フォトポリマー材料などが用いられる。すなわち、該感光材料は光強度分布を保存できる材料が用いられる。フォトリフラクティブ材料は化学反応などを用いずに内部に屈折率格子を書き込むことができる故、可逆的に書き換え可能なメモリに適している。フォトリフラクティブ材料には、半導体材料では、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ量子井戸など、誘電体材料ではＬｉＮｂＯ３など、有機材料ではＰＶＫ（ポリビニルカルバゾール）／ＴＮＦ（トリニトロフルオレノン）などを含む電荷移動錯体系有機感光材料（有色のものも含む）などがある。フォトポリマー材料には例えばＤｕＰｏｎｔ社のＯｍｎｉＤｅｘなどがある。
上記の如き記録媒体部を含むホログラム記録媒体には、例えば参照光ビームと記録されるべき情報が担持された信号光ビームとを照射することによって生じる光干渉分布に対応した回折格子の領域を記録することによって、記録情報が記録される。例えば図３に示す如きホログラム記録装置によって、当該ホログラム記録媒体に記録情報が記録される。
ホログラム記録装置は、可干渉性の光ビームを出射するレーザ光源ＬＤを含む。レーザ光源ＬＤには、例えば近赤外レーザ光波長８５０ｎｍのＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）レーザが用いられる。
レーザ光源ＬＤからは光ビーム１１が出射され、光ビーム１１の光路上には、シャッタＳＨｓ、ビームエキスパンダＢＸが配置されている。シャッタＳＨｓはコントローラ（ｃｏｎｔ．）に制御され、光ビーム１１が通過する時間、すなわち後述する記録媒体部への光ビームの照射時間を制御する。ビームエキスパンダＢＸは、シャッタＳＨｓを通過した光ビーム１１の径を拡大して平行光線とする。
ビームエキスパンダＢＸによって平行光線にされた光ビーム１１は第１ハーフミラープリズムＨＰ１に入射し、第１ハーフミラープリズムＨＰ１は入射した光ビーム１１を当該ビームの光軸と同一の方向に透過しかつ当該光軸に対して垂直の方向に反射して光ビームを分離する。
第１ハーフミラープリズムＨＰ１を透過した光ビームは信号用光ビームとなり、空間光変調器ＳＬＭに入射するように照射される。空間光変調器ＳＬＭは、エンコーダ１２から供給される記録されるべき記録データに対応する電気的なデータ（２次元ドットパターンデータ）を受けて、明暗のドットマトリクス信号を表示することができる。信号用光ビームは、データが表示されている空間光変調器ＳＬＭを通過すると光変調されて、データをドットマトリクス成分として含む信号光ビーム１１ａとなる。信号光ビーム１１ａは、第２ハーフミラープリズムＨＰ２に入射するように照射される。
第１ハーフミラープリズムＨＰ１によって反射された参照光ビーム１１ｂは、第１ミラーＭ１および第２ミラーＭ２によって反射されて、第２ハーフミラープリズムＨＰ２に入射する。
第２ハーフミラープリズムＨＰ２は、空間光変調器ＳＬＭからの信号光ビーム１１ａを透過し、第２ミラーＭ２からの参照光ビーム１１ｂを当該ビームの光軸に対して垂直な方向、すなわち信号光ビーム１１ａと同一の進行方向に向けて反射する。従って、第２ハーフミラープリズムＨＰ２は、信号光ビーム１１ａと参照光ビーム１１ｂとを合流させる合流部となっている。
第２ハーフミラープリズムＨＰ２からの信号光ビーム１１ａおよび参照光ビーム１１ｂの混合光ビームは、フーリエ変換レンズ１３に照射される。フーリエ変換レンズ１３は、信号光ビーム１１ａのドットマトリクス成分をフーリエ変換するとともに、ホログラム記録媒体１４の記録媒体部（図示せず）近傍に焦点を結ぶように集光する。図３の例では、記録媒体１４の後方に焦点を結ぶように描いてあるが、記録媒体の前方で焦点を結ぶようにしても良い。また、記録媒体部（図示せず）の厚さが十分なものであれば、その内部で焦点を結ぶようにしても良い。なお、シャッタＳＨｓが開いたとき、フーリエ変換レンズ１３から、信号光ビーム１１ａおよび参照光ビーム１１ｂが該記録媒体部の入射面に所定入射角度（例えば零度）で照射されるようにホログラム記録媒体１４が配置されている。また、空間光変調器ＳＬＭは、フーリエ変換レンズ１３の焦点距離位置に配置されている。なお、ホログラム記録媒体１４はこれを移動させる支持部である可動ステージ１５上に装着されており、可動ステージ１５を動作せしめてホログラム記録媒体に対する参照光ビームと信号光ビームとの照射位置を逐次変更することによって、複数の回折格子の領域を記録することができる。なお、可動ステージ１５はコントローラに接続されており、コントローラから制御信号を受信してホログラム記録媒体の位置を制御することができる。
上記の如きホログラム記録装置におけるホログラム記録媒体に対する情報の記録は以下のように行う。レーザ光源ＬＤから出射された光ビーム１１は、開状態のシャッタＳＨｓとビームエキスパンダＢＸとを透過して、第１ハーフミラープリズムＨＰ１に入射する。第１ハーフミラープリズムＨＰ１は、光ビーム１１の光軸と同一の方向に進行する信号用光ビームと当該光軸に垂直な方向へ進行する参照光ビームとに分離する。
分離前の光ビーム１１の光軸と同一の方向に進行する第１ハーフミラープリズムＨＰ１透過後の信号用光ビームは、エンコーダ１２から供給される２次元ドットパターンデータを受けて明暗のドットマトリクス信号を表示している空間光変調器ＳＬＭを透過する。空間光変調器ＳＬＭを透過した該信号用光ビームは光変調されて、データをドットマトリクス成分として含む信号光ビーム１１ａとなる。信号光ビーム１１ａは、第２ハーフミラープリズムＨＰ２に入射する。
分離前の光ビーム１１の光軸に垂直な方向へ進行する参照光ビーム１１ｂは第１ミラーＭ１および第２ミラーＭ２によって垂直方向に反射されて、第２ハーフミラープリズムＨＰ２に入射する。
第２ハーフミラープリズムＨＰ２は、信号光ビーム１１ａと参照光ビーム１１ｂとを略同一の光軸に沿って進行するように合流せしめて、フーリエ変換レンズ１３に信号光ビームおよび参照光ビームを照射する。フーリエ変換レンズ１３は、ホログラム記録媒体１４の記録媒体部（図示せず）に信号光ビームおよび参照光ビームを照射し、かつ該記録媒体部内で信号光ビームおよび参照光ビームによる光干渉パターンを形成する。該光干渉パターンの光の強度分布に対応する屈折率の変化などの回折格子の領域が該記録媒体部内に記録される。
上記の如きホログラム記録装置によって記録されたホログラム記録媒体の再生装置および再生方法について、以下に記載する。

＜実施例１＞
図４に示す如く、ホログラム再生装置１６ａは、可干渉性の光ビームを出射するレーザ光源ＬＤを含む。レーザ光源ＬＤは、ホログラム記録媒体から記録情報を再生できる光の波長であれば良く、例えば上述したホログラム記録媒体にホログラムを記録した際に使用した光の波長と同一のレーザ光を発する光源としても良い。レーザ光源ＬＤとして、例えば近赤外レーザ光波長８５０ｎｍのＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）レーザが使用できる。
レーザ光源ＬＤからは光ビーム１７が出射され、光ビーム１７の光路上には、シャッタＳＨｓ、ビームエキスパンダＢＸ、第１対物レンズ１８ａおよびホログラム記録媒体１４が順に配置されている。
シャッタＳＨｓはコントローラ（ｃｏｎｔ．）に制御され、該コントローラによって光ビームが通過する時間、すなわち後述するホログラム記録媒体への光ビームの照射時間が制御される。
ビームエキスパンダＢＸはシャッタＳＨｓを通過した光ビーム１７の径を拡大して平行光線とする。
第１対物レンズ１８ａは、ホログラム記録媒体１４の記録媒体部（図示せず）の装着位置に対して、参照光ビームとなる光ビーム１７の焦点が記録時の参照光ビームと同じになるように集光させる。なおシャッタＳＨｓ、ビームエキスパンダＢＸおよび第１対物レンズ１８ａが光ビーム照射部を形成している。
ホログラム記録媒体１４は、上述したホログラム記録装置などによって記録媒体部（図示せず）内に回折格子の領域として記録情報を記録しており、かつ当該媒体の位置を移動させる支持部である可動ステージ１５上に装着されている。該記録媒体部へ光ビーム照射部からの参照光ビームを照射することによって、参照光ビームの入射側とは反対の側から、記録された回折格子に対応した再生光ビーム１９が導出される。再生光ビームには、記録された回折格子から再現された回折光の他に、参照光の可折されなかった成分が含まれている。（本願明細書では、この参照光の回折されなかった成分を０次光、或いは０次光成分と呼ぶ。）再生光ビーム１９の光路上に第１逆フーリエ変換レンズ２０ａと第２対物レンズ１８ｂが順に配置されており、これらが再生光案内部を構成している。第１逆フーリエ変換レンズ２０ａは、フーリエ変換レンズである第１対物レンズ１８ａと共軸に配置されている。
第２対物レンズ１８ｂは、再生光ビームを集光しフーリエ変換レンズとして機能する。集光位置には、入射光ビームの光の強度に依存して反射率、吸収率及び透過率の少なくとも１つの特性値が変化する感光材料からなる光学素子を含む入射光処理部２１が配置されている。該感光材料としては、光ビームの照射時の透過率が非照射時の透過率より低い特性値を有する感光性の透過材料が使用される。
感光性の当該透過材料としては、酸化物材料、フォトクロミック材料、量子井戸構造を備えた量子閉じ込め層およびサーモクロミック材料などがある。
酸化物材料は、通常（非照射又は所定光強度未満の照射時）は透明であるものの、光ビームの中心の温度が高く、一定の温度を越えた領域で還元反応を生じて金属粒子が析出して不透明に変わり、温度が下がると再び酸化して透明な酸化化合物に戻る。例えば、酸化銀などが挙げられる。
フォトクロミック材料は、通常（非照射又は所定光強度未満の照射時）は透明だが、照射光ビーム（強度が強い中心部分）の吸収により不安定な不透明状態へ変化し、光ビームの強度が弱くなれば元の透明な状態に戻る。
量子井戸構造を備えた量子閉じ込め層は、量子閉じ込め効果により光ビームの強度が強い中心部分では反射率が高くなるが、光ビーム強度が弱い周囲領域では反射率が低く抑えられる。
サーモクロミック材料の一部は、通常（非照射又は所定光強度未満の照射時）は透明であるものの、一定の温度を越えた領域だけが不透明になり、温度が下がれば元の透明な状態に戻る。
上記の如き特性の１つを有する材料からなる光学素子を含む入射光処理部２１は、入射光ビームの強度が強い箇所において入射光処理部の反射率もしくは吸収率が通常より高くなるので、入射光ビームの強度が強い箇所での透過強度が減少する。かかる作用を用いることによって、入射光処理部２１は再生光ビーム中の０次光と回折光とを分離することに貢献できる。なお、上記の如く入射光ビームの強度が弱い箇所において入射光を透過せしめる入射光処理部を透過タイプの入射光処理部と称する。
入射光処理部を透過した光の光路上に第２逆フーリエ変換レンズ２０ｂと像検出センサ２２が順に配置されている。第２逆フーリエ変換レンズ２０ｂは、第２対物レンズ１８ｂと共軸に配置されている。また、像検出センサ２２は、第２逆フーリエ変換レンズ２０ｂの焦点距離位置に配置され、電荷結合素子ＣＣＤや相補型金属酸化膜半導体装置などのアレイなどから構成されている。像検出センサ２２にはデコーダ２３が接続されており、デコーダ２３はコントローラに接続されている。
上記の如きホログラム再生装置１６ａにおいて、ホログラム記録媒体に記録された記録情報を再生する場合、レーザ光源ＬＤからの光ビーム１７をシャッタＳＨｓ、ビームエキスパンダＢＸ、第１対物レンズ１８ａを介してホログラム記録媒体１４の記録媒体部（図示せず）に照射する照射工程が実施される。かかる照射工程において、参照光ビームが照射された該記録媒体部から、回折格子に対応した再生光ビーム（０次光および再現された回折光）が生成される。
該再生光ビームを第１逆フーリエ変換レンズ２０ａ及び第２対物レンズ１８ｂに導き、さらに第２対物レンズ１８ｂにて集光位置に集光する集光工程が実施される。かかる集光工程において集光された再生光ビームは、該集束位置において入射光処理部２１を照射する。
集光工程後、入射光処理部２１を用いて再生光ビームの０次光と回折光とを分離する入射光処理工程が行われる。ここで、照射時の透過率が非照射時の透過率より低い特性値（非照射時の透過率が照射時の透過率より高い特性値）を有する感光材料からなる透過タイプの入射光処理部の再生時の動作を図５（ａ）（ｂ）に示す。
再生光ビーム照射前の入射光処理部では（図５（ａ））、入射光処理部２１は一様に高い透過率を有している。
フーリエ変換レンズとして働く第２対物レンズ１８ｂにより集束された再生光ビーム（０次光と回折光）の集束位置にある入射光処理部２１の部分では、再生光ビームはフーリエ成分に分解されている。再生光ビームの内の無変調の成分、即ち参照光（成分）はフーリエ０次成分であるので、入射光処理部２１の中心部分Ｒ１（図５（ｂ））に集束し、光強度の高い部分を形成する。再生光ビームの内の変調された成分は、入射光処理部２１の中心部分Ｒ１の外側に分布し、光強度はあまり高くならない。入射光処理部２１の透過率が減少する閾値ＴＨを、Ｒ１部分の光強度と周辺の光強度の間に設定すれば無変調の成分、即ち参照光成分のみを減少させることができる。上記の如き入射光処理工程が行われた後、入射光処理部を透過した再生光ビームの回折光が図４に示す第２逆フーリエ変換レンズ２０ｂを介して像検出センサ２２に導かれて、記録情報の再生を行う再生工程が行われる。像検出センサ２２は、再生光ビームの回折光によるドットパターン像を受光して、電気的なデジタルデータ信号に変換した後、デコーダ２３に送ると、元の記録データが再生される。
上記の如く、入射光処理部２１の動作により、像検出センサ２２で再生に不要な０次光の光量を低減せしめることが可能となり、再生情報の検出が容易になる。
上記実施例では、非照射時の透過率が照射時の透過率より高い特性値を有する感光材料を入射光処理部に用いているものの、該感光材料が光透過性でありかつ非照射時と比較して照射時の反射率及び吸収率の少なくとも１つが上昇する材料も使用できることは明らかである。
＜実施例２Ａ＞
実施例１は入射光を透過せしめる形態のホログラム記録媒体（以下、透過タイプのホログラム記録媒体と称する）に適用したホログラム再生装置を示しているものの、これに限定されず、入射光を反射せしめる形態のホログラム記録媒体（以下、反射タイプのホログラム記録媒体と称する）に適用したホログラム再生装置においても同等の効果が発揮できる。
図６に示す如く、反射タイプのホログラム記録媒体に適用できるホログラム再生装置１６ｂは、可干渉性の光ビームを出射するレーザ光源ＬＤと、シャッタＳＨｓ、ビームエキスパンダＢＸ、第１ハーフミラープリズムＨＰ１及び第１対物レンズ１８ａからなる光ビーム照射部と、が同一光軸上に配置されている。
シャッタＳＨｓはコントローラに制御され、レーザ光源ＬＤからの光ビームが通過する時間を制御する。ビームエキスパンダＢＸはシャッタＳＨｓを通過した光ビーム１７の径を拡大して平行光線とする。第１ハーフミラープリズムＨＰ１は、レーザ光源ＬＤからの光ビームを透過させて該光ビームを第１対物レンズ１８ａに投射する。
第１対物レンズ１８ａは当該光ビームを集光し、参照光ビームとする。参照光ビームの集束位置にはホログラム記録媒体１４が配置されている。ホログラム記録媒体１４は、回折格子の領域として記録情報が記録されている記録媒体部（図示せず）と光反射材料からなる反射部（図示せず）とを有しており、かつ当該媒体の位置を移動させる支持部である可動ステージ１５上に装着されている。
該記録媒体部は参照光ビームが照射されることによって、該回折格子の領域に対応した再生光ビーム（０次光および再現された回折光）を生成する。生成された再生光ビームは、参照光ビームの入射側とは反対側に設けられた該反射部によって反射されて、参照光ビームの入射方向とは反対方向に進行する。かかる再生光ビームは、第１対物レンズ１８ａおよび、第１ハーフミラープリズムＨＰ１に案内される。このとき、再生光ビームに対して第１対物レンズ１８ａは逆フーリエ変換レンズとして機能する。
第１ハーフミラープリズムＨＰ１は、かかる再生光ビームを垂直方向、すなわち再生光ビームの進行方向に対して垂直方向に反射して、参照光ビームの光路から分離する。当該再生光ビームは、第２対物レンズ１８ｂによって再度集光される。上記の如く、第１対物レンズ１８ａ、第１ハーフミラープリズムＨＰ１および第２対物レンズ１８ｂは、再生光案内部を構成しており、光ビーム照射部を構成する第１対物レンズ１８ａおよび第１ハーフミラープリズムＨＰ１は共通となっている。
第２対物レンズ１８ｂの集光位置に透過タイプの入射光処理部２１が配置されており、入射光処理部２１を透過した光の光路上に第１逆フーリエ変換レンズ２０ａと像検出センサ２２が順に配置されている。第１逆フーリエ変換レンズ２０ａは、第２対物レンズ１８ｂと共軸に配置されている。また、像検出センサ２２は、第１逆フーリエ変換レンズ２０ａの焦点距離位置に配置されて、第１逆フーリエ変換レンズによって逆フーリエ変換された光を受光する。像検出センサ２２にはデコーダ２３が接続されており、デコーダ２３はコントローラに接続されている。
上記の如き構成のホログラム再生装置１６ｂにおける記録情報データの再生方法は、まずレーザ光源ＬＤからの光ビームをシャッタＳＨｓ、ビームエキスパンダＢＸ、第１ハーフミラープリズムＨＰ１、第１対物レンズ１８ａを介してホログラム記録媒体１４に照射する照射工程を含む。かかる照射工程において、参照光が照射されたホログラム記録媒体から、記録媒体に記録された回折格子に対応した再生光ビーム（０次光および再現された回折光）が生成される。該再生光ビームがホログラム記録媒体１４の参照光ビーム１７の入射側とは反対側に設けられた反射部（図示せず）において反射される。
照射工程後、当該再生光ビームは、第１対物レンズ１８ａに導かれて、第１ハーフミラープリズムＨＰ１に案内される。第１ハーフミラープリズムＨＰ１は該再生光ビームを垂直方向に反射する。当該再生光ビームが第２対物レンズ１８ｂによって透過タイプの入射光処理部２１に集光されて集光工程が行われる。
透過タイプの入射光処理部２１は、再生光の０次光が照射されている部分の透過率を低減させて０次光を遮断しつつ回折光を透過させて、０次光と回折光とを分離する入射光処理工程が行われる。０次光と分離された再生光の回折光は、第１逆フーリエ変換レンズ２０ａを介して像検出センサ２２に導かれる。像検出センサ２２が再生光ビームの回折光によるドットパターン像を受光して、電気的なデジタルデータ信号に再変換した後、デコーダ２３に送ると、元のデータが再生される。
＜実施例２Ｂ＞
実施例２Ｂのホログラム再生装置は、図７に示すように、図６に示されたホログラム再生装置１６ｂの第１ハーフミラープリズムＨＰ１を偏光ビームスプリッタＰＢＳに置換し、偏光ビームスプリッタＰＢＳと第１対物レンズ１８ａとの間に１／４波長板λ／４を設けた以外、上述の実施例２Ａと同一の構成である。再生工程も同一である。
偏光ビームスプリッタＰＢＳと１／４波長板λ／４とからなる参照光ビームの光路から再生光ビームを分離する分離部を設けることにより、光ビームの利用効率が向上する。
＜実施例３Ａ＞
実施例１、２Ａおよび２Ｂは透過タイプの入射光処理部を用いたホログラム再生装置を示しているものの本発明のホログラム再生装置はこれに限定されず、入射光ビームの強度が強い箇所において入射光処理部の反射率が非照射時に比べて低くなる反射タイプの入射光処理部を用いることとしても良い。
例えば図８に示すホログラム再生装置１６ｄは、実施例１にて説明したホログラム再生装置１６ａと同様の、可干渉性の光ビームを出射するレーザ光源ＬＤと、シャッタＳＨｓ、ビームエキスパンダＢＸおよび第１対物レンズ１８ａからなる光ビーム照射部と、透過タイプのホログラム記録媒体１４と、を同一光路上に配置している。さらに当該光路上に、第１逆フーリエ変換レンズ２０ａ、第１ハーフミラープリズムＨＰ１、第２対物レンズ１８ｂ、反射タイプの入射光処理部２１が配置されている。なお第１逆フーリエ変換レンズ２０ａは、第１対物レンズ１８ａと共軸に配置されている。
第１ハーフミラープリズムＨＰ１は、第１逆フーリエ変換レンズ２０ａ側から進行する光ビームを透過し、第２対物レンズ１８ｂ側から進行する光ビームを垂直方向に反射するように配置されている。また、第１ハーフミラープリズムＨＰ１によって反射された光を受光できるように像検出センサ２２が配置されている。像検出センサ２２はデコーダ２３に接続されており、デコーダ２３はコントローラへ接続されている。
反射タイプの入射光処理部２１は、第２対物レンズ１８ｂによって集光される集光位置に配置されており、入射光ビームの光の強度に依存して反射率、吸収率及び透過率の少なくとも１つの特性値が変化する感光材料からなる光学素子を含む。感光材料としては、光ビームの照射時の反射率が非照射時の反射率より低い特性値を有する感光性の反射材料が使用される。
感光性の反射材料としては、相変化材料、半導体微粒子材料及び逆フォトクロミック材料、サーモクロミック材料などがある。
相変化材料は、通常（非照射又は所定光強度未満の照射時）は不透明であるが、光ビーム中心の温度が高く、一定の温度を越えた領域で相変化して透明になり、温度が下がれば再び相変化して元の不透明な状態に戻る。例えばアンチモンなどが挙げられる。
半導体微粒子材料は、通常（非照射又は所定光強度未満の照射時）は不透明だが、光ビーム中心の温度が高く、一定の温度を越えた領域だけ透明になり、温度が下がれば元の不透明な状態に戻る。
逆フォトクロミック材料は、通常（非照射又は所定光強度未満の照射時）は不透明だが、照射光ビーム（強度が強い中心部分）の吸収により不安定な透明状態へ変化し、光ビームの強度が弱くなれば元の不透明な状態に戻る。
サーモクロミック材料の一部は、通常（非照射又は所定光強度未満の照射時）は不透明だが、光ビーム中心の温度が高く、一定の温度を越えた領域だけが透明になり、温度が下がれば元の不透明状態に戻る。
かかる感光性の反射材料を含む入射光処理部２１は、入射光ビームの強度が強い箇所において入射光処理部Ｒの透過率が通常より高くすることによって、光ビームの反射強度を減少せしめる。かかる作用を用いることによって、反射タイプの入射光処理部は再生光ビームの０次光と回折光とを分離することに貢献できる。
上記の如きホログラム再生装置１６ｄにおいて、ホログラム記録媒体に記録された情報データを再生する方法は、レーザ光源ＬＤからの光ビーム１７をシャッタＳＨｓ、ビームエキスパンダＢＸ、第１対物レンズ１８ａを介してホログラム記録媒体１４の記録媒体部（図示せず）に照射する照射工程を含む。参照光ビームが照射されたホログラム記録媒体から、記録された回折格子に対応した再生光ビーム１９が生成されて導出される。
再生光ビーム１９を第１逆フーリエ変換レンズ２０ａに導いて逆フーリエ変換し、第１ハーフミラープリズムＨＰ１を透過させた後に、第２対物レンズ１８ｂによって集光して入射光処理部２１を照射する集光工程を行う。集光工程後、入射光処理部２１を用いて再生光ビームの０次光と回折光とを分離する入射光処理工程が行われる。ここで、照射時の反射率が非照射時の反射率より低い特性値（非照射時の反射率が照射時の反射率より高い特性値）を有する感光材料からなる反射タイプの入射光処理部の再生時の感光材料の動作を図９（ａ）（ｂ）に示す。
再生光ビーム照射前の入射光処理部２１では（図９（ａ））、入射光処理部２１は一様に高い反射率を有している。第２対物レンズ１８ｂにより集束された再生光ビーム（０次光と回折光）の集束位置にある入射光処理部２１の部分では、再生光ビームはフーリエ成分に分離されている。再生光ビームの内の無変調の成分、即ち参照光（成分）は、入射光処理部２１の中心部分Ｒ１（図９（ｂ））に集束し、光強度の高い部分を形成する。再生光ビームの内の変調された成分は、入射光処理部２１の中心部分Ｒ１の外側に分布し、光強度はあまり高くならない。入射光処理部２１の反射率が減少する閾値ＴＨを、Ｒ１部分の光強度と周辺の光強度の間に設定すれば無変調の成分、即ち参照光成分のみを減少させることができる。このようにして、回折光のみが反射され、第２対物レンズ１８ｂと第１ハーフミラープリズムＨＰ１を介して像検出センサ２２に導かれる。このとき第２対物レンズ１８ｂは逆フーリエ変換レンズとして働く。像検出センサ２２が再生光ビームの回折光によるドットパターン像を受光して、電気的なデジタルデータ信号に再変換した後、デコーダ２３に送ると、元のデータが再生される。上記の如き入射光処理部２１の動作により、像検出センサ２２で再生に不要な再生光の０次光の光量を低減せしめることが可能となり、再生情報の検出が容易になる。
この実施形態では、非照射時の反射率が照射時の反射率より高い特性値を有する感光材料を入射光処理部に用いているものの、該感光材料が反射性でありかつ非照射時と比較して照射時の透過率及び吸収率の少なくとも１つが上昇する材料も使用できることは明らかである。
＜実施例３Ｂ＞
実施例３Ｂのホログラム再生装置は、図１０に示すように、図８に示されたホログラム再生装置１６ｄの第１ハーフミラープリズムＨＰ１を偏光ビームスプリッタＰＢＳに置換し、偏光ビームスプリッタＰＢＳと第２対物レンズ１８ｂとの間に１／４波長板λ／４を設けた以外、上述の実施例３Ａと同一の構成である。再生工程も同一である。
偏光ビームスプリッタＰＢＳと１／４波長板λ／４とからなる再生光ビームの光路から再生光ビームの回折光を分離する分離部を設けることにより、光ビームの利用効率が向上する。
＜実施例４Ａ＞
反射タイプのホログラム記録媒体と反射タイプの入射光処理部とを用いて構成されたホログラム再生装置の１例として、図１１に示す如きホログラム再生装置１６ｆがある。
ホログラム再生装置１６ｆは、実施例２Ａにて説明したホログラム再生装置１６ｂと同様の、可干渉性の光ビームを出射するレーザ光源ＬＤと、シャッタＳＨｓ、ビームエキスパンダＢＸ、第１ハーフミラープリズムＨＰ１および第１対物レンズ１８ａからなる光ビーム照射部と、反射タイプのホログラム記録媒体１４と、を同一光路上に配置している。また、ホログラム再生装置１６ｆは、第１ハーフミラープリズムＨＰ１によって当該光路に対して垂直方向に反射された再生光ビームをさらに垂直方向に反射する第２ハーフミラープリズムＨＰ２を含む再生光案内部を備えている。再生光案内部は、第２ハーフミラープリズムＨＰ２によって反射された再生光を集光する第２対物レンズ１８ｂと、第２対物レンズ１８ｂによって集光される位置に配置された反射タイプの入射光処理部２１と、反射タイプの入射光処理部２１によって反射された再生光ビームの回折光を受光する像検出センサ２２とを含む。なお再生光案内部において、再生光の回折光は、第２対物レンズ１８ｂと第２ハーフミラープリズムＨＰ２を透過して、像検出センサ２２に受光される。
上記の如きホログラム再生装置１６ｆにおいて、ホログラム記録媒体１４に記録された情報データを再生する方法は、レーザ光源ＬＤからの光ビームをシャッタＳＨｓ、ビームエキスパンダＢＸ、第１ハーフミラープリズムＨＰ１、第１対物レンズ１８ａを介して反射タイプのホログラム記録媒体部１４に照射する照射工程を含む。ホログラム記録媒体部１４は、参照光ビームが照射されることによって、記録された回折格子に対応した再生光ビーム（参照光および再現された回折光）を生成し、かつ参照光ビームの入射進行方向とは逆の進行方向へ該再生光ビームを導出する。該再生光ビームは第１対物レンズ１８ａおよび第１ハーフミラープリズムＨＰ１に案内され、第１ハーフミラープリズムＨＰ１により垂直方向に反射される。反射された再生光ビームは、第２ハーフミラープリズムＨＰ２に入射され、第２ハーフミラープリズムＨＰ２によって入射方向に対して垂直方向にさらに反射される。かかる再生光ビームは、第２対物レンズ１８ｂによって集光される。集光位置に配置された反射タイプの入射光処理部２１は再生光の０次光が照射されている部分の反射率を低減させて０次光を透過若しくは吸収しつつ回折光を反射させて、０次光と回折光を分離する入射光処理工程が行われる。反射された回折光は、第２対物レンズ１８ｂ、第２ハーフミラープリズムＨＰ２を介して像検出センサ２２に導かれる。像検出センサ２２が再生光ビームの回折光によるドットパターン像を受光して、電気的なデジタルデータ信号に再変換した後、デコーダ２３に送ると、元のデータが再生される。
＜実施例４Ｂ＞
実施例４Ｂのホログラム再生装置は、図１２に示すように、図１１に示されたホログラム再生装置１６ｆの第１ハーフミラープリズムＨＰ１を第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に置換して第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１と第１対物レンズ１８ａとの間に１／４波長板λ／４を設けること、ならびに第２ハーフミラープリズムＨＰ２を第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に置換して第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２と第２対物レンズ１８ｂとの間に１／４波長板λ／４を設けること以外、上述した実施例４Ａのホログラム再生装置と同一の構成である。再生工程も同一である。
再生光ビームの光路上に偏光ビームスプリッタと１／４波長板とを設けることによって、光ビームの利用効率が向上して、像検出センサにおける再生光ビームの回折光の光量が上昇する。
実施例１乃至４Ｂに示したいずれの実施形態においても、入射光処理部は、光ビーム強度が高い領域において透過タイプの場合は透過率を低下させて、反射タイプの場合は反射率を低下させる動作をする。ホログラム記録媒体で記録情報に対応する信号を再生した再生光ビームの０次光と回折光は、入射光処理部へ照射される。このとき、再生光ビームの０次光と回折光との光強度差があり、すなわち、光強度は０次光の方が回折光よりも大きいことにより、入射光処理部は０次光と回折光とでは異なる作用をする。
透過タイプの入射光処理部の場合（実施例１、実施例２Ａ、実施例２Ｂ）、入射光処理部では、０次光が照射された範囲は透過率が下がることで、逆フーリエ変換を行うレンズに到達する光量は低下する。一方、回折光で照射された範囲は透過率が高いままなので、ほとんど減衰せずに逆フーリエ変換を行うレンズに導かれる。
反射タイプの入射光処理部の場合（実施例３Ａ、実施例３Ｂ、実施例４Ａ、実施例４Ｂ）、入射光処理部では、０次光が照射された範囲は反射率が下がることで、逆フーリエ変換を行うレンズに到達する光量は低下する。一方、回折光で照射された範囲は反射率が高いままなので、ほとんど減衰せずに逆フーリエ変換を行うレンズに導かれる。
上記の如き入射光処理部の動作により、像検出センサで再生に不要な参照光の光量を低減せしめることが可能となり、再生情報の検出が容易になる。さらに、入射光処理部に予め画定された領域が無いので、微細構造の加工が必要なくなるとともに、境界での回折や散乱による再生信号へのノイズが減らせる。
＜実施例５Ａ＞
上述した実施例の入射光処理部の代替として、再生光ビームの０次光を反射する反射部が設けられている入射光処理部が用いられても良い。
例えば図１３（ａ）に示す如く、入射光処理部２４ａは、光を反射する光反射材料からなる円形の反射部２５ａと、反射部の周囲に形成された光を透過する透光性材料からなる透過部２６ａと、を含む。反射部２５ａの位置と大きさは、フーリエ変換された再生光の光量分布を用いて定められ、反射部２５ａは所定の光量以上の０次光を反射しかつ回折光によって照射されない大きさに対応している。かかる構成の入射光処理部２４ａを以下０次光反射タイプの入射光処理部と称する。
なお反射部２５ａの形状は、円形に限定されず、例えば、矩形、３角形、５角形、６角形、８角形としても良い。
上記の如き０次光反射タイプの入射光処理部を備えたホログラム再生装置は、入射光処理部の反射部の中心と入射光処理部に集光して入射する再生光ビームの光軸とを一致させる光軸合わせ（光軸に対して垂直な面内方向）と、反射部の中心に０次光を集光せしめる焦点合わせ（光軸に平行な方向）と、を行う手段を有することがより好ましい。すなわち、再生光ビームの０次光の光軸付近において０次光の光量は大である故、当該光軸およびその近傍の０次光を反射させて再生光の回折光と分離することによって、回折光に含まれる記録データの検出が容易になる。
０次光反射タイプの入射光処理部を備えたホログラム再生装置の１例が、図１４に示されている。ホログラム装置１６ｈは、以下の点を除いて実施例１に示すホログラム再生装置１６ａと略同様の構成を有する。すなわち、図４のホログラム再生装置１６ａとは、透過タイプの入射光処理部２１を０次光反射タイプの入射光処理部２４ａに置換し、第１逆フーリエ変換レンズ２０ａと第２対物レンズ１８ｂとの間に第１逆フーリエ変換レンズ２０ａ側から入射する光を透過しかつ第２対物レンズ１８ｂ側から入射する光を垂直方向に反射する第１ハーフミラープリズムＨＰ１と、第１ハーフミラープリズムＨＰ１にて反射された光を受光する検出部２７と、検出部２７からの検出信号に基づいて入射光処理部の位置を移動せしめる第１駆動部２８と、検出部２７からの検出信号に基づいて第２対物レンズ１８ｂと第２逆フーリエ変換レンズ２０ｂとの位置を移動せしめる第２駆動部２９ａ，２９ｂと、が設けられている点において異なる。
検出部２７は、電荷結合素子ＣＣＤや相補型金属酸化膜半導体装置などのアレイなどから構成されており、コントローラ（図示せず）中の検出信号処理回路に検出信号を供給する。
第１および第２駆動部２８，２９ａ，２９ｂは該コントローラに接続されており、該検出信号に対応する駆動信号をコントローラから受信して、かかる駆動信号に応じて第１駆動部２８は入射光処理部２４を、第２駆動部２９ａ，２９ｂは第２対物レンズ１８ｂと第２逆フーリエ変換レンズ２０ｂとを、それぞれ移動せしめる。
検出部２７、第１および第２駆動部２８，２９ａ，２９ｂはサーボ機構を構成しており、入射光処理部において反射されかつ検出部２７にて受光される０次光の光量が最大になるように、すなわち再生光ビームの０次光の光軸と入射光処理部の反射部（図示せず）の中心とが一致するように、第１駆動部２８は入射光処理部２４ａを移動せしめ、第２駆動部２９ａ，２９ｂは第２対物レンズ１８ｂと第２逆フーリエ変換レンズ２０ｂとを移動せしめる。
上記の如き構成のホログラム再生装置１６ｈにおける記録情報データの再生方法は、レーザ光源ＬＤからの光ビームをシャッタＳＨｓ、ビームエキスパンダＢＸ、第１対物レンズ１８ａを介してホログラム記録媒体１４に照射する照射工程を含む。参照光ビームが照射されたホログラム記録媒体１４から、ホログラム記録媒体の記録媒体部（図示せず）に記録された回折格子に対応した再生光ビーム（０次光および再現された回折光）が生成される。再生光ビーム生成後、この再生光ビームを第１逆フーリエ変換レンズ２０ａに導いて逆フーリエ変換し、第１ハーフミラープリズムＨＰ１を透過させて、第２対物レンズ１８ｂにて集束位置に集光する集光工程が行われる。集光工程後、集光された再生光ビームを入射光処理部２４ａに照射して、再生光ビームの０次光を入射光処理部２４ａの反射部（図示せず）において反射させ、再生光ビームの回折光を入射光処理部２４ａの透過部（図示せず）を透過させる、入射光処理工程が行われる。
入射光処理部２４ａの該反射部において反射された０次光は、第２対物レンズ１８ｂ、第１ハーフミラープリズムＨＰ１の順に案内されて、第１ハーフミラープリズムＨＰ１において再生光ビームの光軸から垂直方向に反射される。反射された０次光は検出部２７に入射し、該０次光の光量が検出される。サーボ機構によって０次光の光量が最大になるように第１および第２駆動部２８，２９ａ，２９ｂが制御されて、入射光処理部２４ａの位置が位置決めされる。
上述の如く入射光処理部２４ａ、第２対物レンズ１８ｂおよび第２逆フーリエ変換レンズ２０ｂの位置決めがなされた後に、入射光処理部２４ａの該透過部を透過した再生光ビームの回折光は像検出センサ２２に入射する。像検出センサ２２が再生光ビームの回折光によるドットパターン像を受光して、電気的なデジタルデータ信号に再変換した後、デコーダ２３に送ると、元のデータが再生される。
＜実施例５Ｂ＞
入射光処理部の反射部の中心と再生光の０次光の光軸との位置合わせは、入射光処理部に入射する再生光ビームの位置を検出することによって行うこととしても良い。
例えば、図１５に示す如く、ホログラム再生装置１６ｉは、以下の点を除いて実施例５Ａに示すホログラム再生装置１６ｈと略同様の構成を有する。すなわち、図１４に示す如きホログラム再生装置１６ｈとは、第１ハーフミラープリズムＨＰ１に向かって第２対物レンズ１８ｂ側から入射して垂直方向に反射された光を検出する検出部２７を省略して、第１ハーフミラープリズムＨＰ１に向かって第１逆フーリエ変換レンズ２０ｂ側から入射して垂直方向に反射された光を集光するレンズ３０と当該集光された光を検出する検出部２７とを設ける、点において異なる。検出部２７は、例えば光ディスクのピックアップに使用されている４分割ディテクターから構成されており、コントローラ（図示せず）中の検出信号処理回路に検出信号を供給する。
第１および第２駆動部２８，２９ａ，２９ｂはコントローラに接続されており、該検出信号に対応する駆動信号をコントローラから受信して、かかる駆動信号に応じて第１駆動部２８は入射光処理部２４ａを、第２駆動部２９ａ，２９ｂは第２対物レンズ１８ｂと第２逆フーリエ変換レンズ２０ｂとを、それぞれ移動せしめる。
検出部２７、第１および第２駆動部２８，２９ａ，２９ｂはサーボ機構を構成しており、再生光ビームの位置の検出は、非点収差法などの手段を利用する。これによって、入射光処理部２４ａの位置決めが行われる。
上記の如き構成のホログラム再生装置１６ｉにおける記録情報データの再生方法は、レーザ光源ＬＤからの光ビームをシャッタＳＨｓ、ビームエキスパンダＢＸ、第１対物レンズ１８ａを介してホログラム記録媒体１４に照射する工程を含む。参照光ビームをホログラム記録媒体１４に照射することによって、ホログラム記録媒体１４に記録された回折格子に対応した再生光ビーム（０次光および再現された回折光）が生成される。この再生光ビームを第１逆フーリエ変換レンズ２０ａに導いて逆フーリエ変換し、第１ハーフミラープリズムＨＰ１に照射する。第１ハーフミラープリズムＨＰ１は、入射した再生光ビームの入射光軸に対して垂直方向に反射する成分と、該光軸に沿って透過する成分とに分離する。
垂直方向に反射された再生光ビーム成分はレンズ３０を介して検出部２７に受光され、検出部２７からの検出信号に基づいて再生光ビームの位置が検出される。かかる再生光ビームの位置に応じて、入射光処理部２４ａの位置が第１駆動部２８によって、かつ第２対物レンズ１８ｂと第２逆フーリエ変換レンズ２０ｂの位置が第２駆動部２９ａ，２９ｂによって、それぞれ位置決めされる。
第１ハーフミラープリズムＨＰ１を光軸に沿って透過した再生光ビーム成分は、位置決めされた第２対物レンズ１８ｂによって集光される。集光された再生光ビームは入射光処理部２４ａに照射されて、再生光ビームの０次光は入射光処理部２４ａの反射部（図示せず）において反射され、再生光ビームの回折光は入射光処理部２４ａの透過部（図示せず）を透過する。すなわち、再生光ビームの０次光と回折光が、上述の如く位置決めされた入射光処理部２４ａで分離される。
入射光処理部２４ａの該透過部を透過した再生光ビームの回折光は、位置決めされた第２逆フーリエ変換レンズ２０ｂを介して像検出センサ２２に入射する。像検出センサ２２は再生光ビームの回折光によるドットパターン像を受光して、電気的なデジタルデータ信号に再変換した後、デコーダ２３に送ると、元のデータが再生される。
＜実施例６Ａ＞
実施例５Ａおよび５Ｂにて説明した０次光を反射する反射部を備えた入射光処理部の代替として、再生光ビームの０次光を透過する透過部が設けられている入射光処理部が用いられても良い。
例えば図１３（ｂ）に示す如く、入射光処理部２４ｂは、光を透過する透光性材料からなる円形の透過部２５ｂと、透過部の周囲に形成された光を反射する反射材料からなる反射部２６ｂと、を含む。かかる構成の入射光処理部２４ｂを以下０次光透過タイプの入射光処理部と称する。
０次光透過タイプの入射光処理部２４ｂの透過部２５ｂの位置および大きさは、実施例５Ａにて説明した反射タイプの入射光処理部２４ａの反射部２５ａと同様に、フーリエ変換された再生光の光量分布を用いて定められる。また、透過部２５ｂの形状は、円形に限定されず、例えば、矩形、３角形、５角形、６角形、８角形としても良い。
上記の如き０次光透過タイプの入射光処理部を備えたホログラム再生装置は、入射光処理部の透過部の中心と入射光処理部に集光して入射する再生光ビームの光軸とを一致させる光軸合わせ（光軸に対して垂直な面内方向）と、透過部の中心に０次光を集光せしめる焦点合わせ（光軸に平行な方向）と、を行う手段を有することがより好ましい。
０次光透過タイプの入射光処理部を備えたホログラム再生装置の１例が、図１６に示されている。ホログラム装置１６ｊは、以下の点を除いて、上述した実施例５Ａに記載のホログラム再生装置１６ｈとほぼ同一の構成を有している。すなわち、０次光反射タイプの入射光処理部２４ａを０次光透過タイプの入射光処理部２４ｂに置換して第２逆フーリエ変換レンズ２０ｂを省略し、像検出センサ２２と検出部２７とを入れ替えて形成されている点においてホログラム再生装置１６ｈとは異なる。
ホログラム再生装置１６ｊに設けられている検出部２７、第１および第２駆動部２８，２９ａはサーボ機構を構成しており、検出部２７にて受光される０次光の光量が最大になるように、すなわち再生光の０次光の光軸と透過部の中心とが一致するように、第１駆動部２８は入射光処理部２４ｂを移動せしめ、第２駆動部２９ａは第２対物レンズ１８ｂを移動せしめる。
上記の如き構成のホログラム再生装置１６ｊにおける記録情報データの再生方法は、レーザ光源ＬＤからの光ビームをシャッタＳＨｓ、ビームエキスパンダＢＸ、第１対物レンズ１８ａを介してホログラム記録媒体１４に照射する照射工程を含む。参照光ビームが照射されたホログラム記録媒体１４から、ホログラム記録媒体の記録媒体部（図示せず）に記録された回折格子に対応した再生光ビーム（０次光および再現された回折光）が生成される。当該再生光ビームを第１逆フーリエ変換レンズ２０ａに導いて逆フーリエ変換し、第１ハーフミラープリズムＨＰ１を透過させて、第２対物レンズ１８ｂにて集光する集光工程が行われる。集光された再生光ビームは入射光処理部２４ｂに照射されて、再生光ビームの０次光は入射光処理部２４ｂの透過部（図示せず）を透過し、再生光ビームの回折光は入射光処理部２４ｂの反射部（図示せず）において反射される。
入射光処理部２４ｂの透過部を透過した再生光ビームの０次光は検出部２７に入射し、該０次光の光量が検出される。サーボ機構によって０次光の光量が最大になるように第１および第２駆動部２８，２９ａが制御されて、入射光処理部２４ｂと第２対物レンズ１８ｂの位置が位置決めされる。
入射光処理部２４ｂの反射部にて反射された写生光ビームの回折光は、位置決めがなされた第２対物レンズ１８ｂから第１ハーフミラープリズムＨＰ１へ案内されて、第１ハーフミラープリズムＨＰ１において再生光ビームの進行方向に対して垂直方向に反射される。反射された回折光は像検出センサ２２に入射する。像検出センサ２２が再生光ビームの回折光によるドットパターン像を受光して、電気的なデジタルデータ信号に再変換した後、デコーダ２３に送ると、元のデータが再生される。
＜実施例６Ｂ＞
入射光処理部の反射部の中心と再生光の０次光の光軸との位置合わせは、入射光処理部に入射する再生光ビームの位置を検出することによって行うこととしても良い。
例えば図１７に示す如く、ホログラム再生装置１６ｋは、以下の点を除いて実施例５Ｂに示すホログラム再生装置１６ｉと略同様の構成を有する。すなわち、図１５に示す如きホログラム再生装置１６ｉとは、第２逆フーリエ変換レンズ２０ｂを省略して、像検出センサ２２の位置を第２対物レンズ１８ｂと入射光処理部２４ａとを結ぶ光路の延長上から第１ハーフミラープリズムＨＰ１に向かって第２対物レンズ１８ｂ側から入射して垂直方向に反射された光の光路上へ変更する、点において異なる。検出部２７は、例えば光ディスクのピックアップに使用されている４分割ディテクターから構成されており、コントローラ中の検出信号処理回路に検出信号を供給する。
第１および第２駆動部２８，２９ａはコントローラに接続されており、該検出信号に対応する駆動信号を該コントローラから受信して、かかる駆動信号に応じて第１駆動部２８は入射光処理部２４ｂを、第２駆動部２９ａは第２対物レンズ１８ｂを、それぞれ移動せしめる。
検出部２７、第１および第２駆動部２８，２９ａはサーボ機構を構成しており、再生光ビームの位置の検出は、非点収差法などの手段を利用する。これによって、入射光処理部２４ｂの位置決めが行われる。
上記の如き構成のホログラム再生装置１６ｋにおける記録情報データの再生方法は、レーザ光源ＬＤからの光ビームをシャッタＳＨｓ、ビームエキスパンダＢＸおよび第１対物レンズ１８ａを介してホログラム記録媒体１４に照射する照射工程を含む。参照光ビームが照射されたホログラム記録媒体１４から、記録媒体に記録された回折格子に対応した再生光ビーム（０次光および再現された回折光）が生成される。当該再生光ビームを第１逆フーリエ変換レンズ２０ａに導いて逆フーリエ変換し、第１ハーフミラープリズムＨＰ１に照射する。第１ハーフミラープリズムＨＰ１は、入射された再生光ビームを再生光ビームの入射光軸に対して垂直方向に反射する成分と該光軸に沿って透過する成分とに分離する。
垂直方向に反射された再生光ビーム成分はレンズ３０を介して検出部２７に照射され、検出部２７からの検出信号に基づいて再生光ビームの位置が検出される。かかる再生光ビームの位置に応じて、入射光処理部２４ｂの位置が第１駆動部２８によって、かつ第２対物レンズ１８ｂの位置が第２駆動部２９ａによって、それぞれ位置決めされる。
第１ハーフミラープリズムＨＰ１を光軸に沿って透過した再生光ビーム成分は、位置決めされた第２対物レンズ１８ｂによって集光される。集光された再生光ビームは入射光処理部２４ｂに照射されて、再生光ビームの０次光は入射光処理部２４ｂの透過部（図示せず）を透過し、再生光ビームの回折光は入射光処理部２４ｂの反射部（図示せず）において反射される。すなわち、再生光ビームの０次光と回折光が、上述の如く位置決めされた入射光処理部２４ｂで分離される。
入射光処理部２４ｂの該反射部にて反射された再生光ビームの回折光は、位置決めされた第２対物レンズ１８ｂ、第１ハーフミラープリズムＨＰ１の順に案内されて、第１ハーフミラープリズムＨＰ１において再生光ビームの進行方向に対して垂直方向に反射される。反射された回折光は像検出センサ２２に入射する。像検出センサ２２が再生光ビームの回折光によるドットパターン像を受光して、電気的なデジタルデータ信号に再変換した後、デコーダ２３に送ると、元のデータが再生される。
＜その他のホログラム記録媒体＞
上記した実施例におけるホログラム記録媒体は図３に示す如きホログラム記録装置によって情報が記録されたものとして記載しているものの、これに限定されない。すなわち、本発明に適用できるホログラム記録媒体は、参照光ビーム（０次光）を照射することによってほぼ同一の光軸に沿って進行する０次光と回折光とを含む再生光ビームを生成するホログラム記録媒体であれば良い。
例えば図１８に示す如きホログラム記録装置によって情報が記録されたホログラム記録媒体が適用できる。
ホログラム記録装置は、レーザ光源ＬＤ、シャッタＳＨｓ、ビームエキスパンダＢＸ、空間光変調器ＳＬＭおよびフーリエ変換レンズ１３を同一の光軸上に配置して形成されている。
ホログラム記録装置は、レーザ光源ＬＤから出射された光ビーム１１を、シャッタＳＨｓ、ビームエキスパンダＢＸおよび空間光変調器ＳＬＭの順に透過せしめる。空間光変調器ＳＬＭは、エンコーダ１２から供給される２次元ドットパターンデータを受けて明暗のドットマトリクス信号を表示しており、光ビーム１１は空間光変調器ＳＬＭを通過することによって、光変調された信号光成分（回折光）を含むこととなるが、参照光成分（０次光）もまた含んでいる。従って、図３に示す如きホログラム記録装置のように信号光ビームと参照光ビームとを別途に用いなくとも、干渉は発生する。
参照光ビームおよび信号光ビームはフーリエ変換レンズ１３でフーリエ変換されて、ホログラム記録媒体１４の記録媒体部（図示せず）内で０次光成分及び回折光成分が光干渉パターンを形成する。該記録媒体部は、光干渉パターンにおける光の強度分布に応じて屈折率を変化させて回折格子の領域を記録する。
なお、ホログラムの記録に用いる光ビームの波面は球面（集束光）である場合に限定されない。
＜その他のホログラム再生装置＞
なお上記実施例において、ホログラム記録媒体はフーリエ変換レンズの焦点よりも後方に配置することにしても良い。
また、上記実施例では、ホログラム再生方法及びホログラム再生装置を列に説明したが、本発明は、明らかに、ホログラム記録方法、ホログラム記録装置及びホログラム記録再生装置を含む。例えば、光ビーム照射部に空間光変調器を含むホログラム記録部を設けることによって、ホログラム記録再生装置が得られる。
可干渉性の、参照光成分と記録情報に応じて空間的に変調された信号光成分とを略同一の光軸で含む記録光ビームを記録媒体に照射して該参照光成分と該信号光成分との干渉を記録した回折格子の領域から該記録情報を再生するホログラム再生装置であって、可干渉性の光ビームを出射する光源部と、該光ビームを該記録媒体の該回折格子の領域に照射する光ビーム照射部と、該光ビームを該回折格子の領域に照射することによって再生される再生光ビームを集束位置に向けて集光する集光部と、該集束位置に設けられて該再生光ビームのフーリエ０次成分と該再生光ビームの回折光成分とを分離する入射光処理部と、該回折光成分から該記録情報を検出する検出部と、を含むことを特徴とする本発明のホログラム再生装置によれば、再生信号に含まれるノイズの原因である０次光を入射光処理部において再生光ビームから分離することができる故、ホログラム記録媒体に記録されている記録情報から再生された再生信号のＳ／Ｎ比を良好にすることができる。
可干渉性の、参照光成分と記録情報に応じて空間的に変調された信号光成分とを略同一の光軸で含む記録光ビームを記録媒体に照射して該参照光成分と該信号光成分との干渉を記録した回折格子の領域から該記録情報を再生するホログラム再生方法であって、可干渉性の光ビームを該記録媒体の該回折格子の領域に照射する照射工程と、該照射工程によって再生される再生光ビームを集束位置に向けて集光する集光工程と、該集束位置に設けられた入射光処理部によって該再生光ビームのフーリエ０次成分と該再生光ビームの回折光成分とを分離する入射光処理工程と、該回折光成分から該記録情報を再生する再生工程と、を含むことを特徴とする本発明のホログラム再生方法によれば、入射光処理工程において回折光に比べて光量が大である０次光を再生光ビームから分離することができる故、ホログラム記録媒体に記録された情報を担持している回折光を検出することが容易になる。

Claims (15)

1. 可干渉性の、参照光成分と記録情報に応じて空間的に変調された信号光成分とを略同一の光軸で含む記録光ビームを記録媒体に照射して前記参照光成分と前記信号光成分との干渉を記録した回折格子の領域から前記記録情報を再生するホログラム再生装置であって、
   可干渉性の光ビームを出射する光源部と、
   前記光ビームを前記記録媒体の前記回折格子の領域に照射する光ビーム照射部と、
   前記光ビームを前記回折格子の領域に照射することによって再生される再生光ビームを集束位置に向けて集光する集光部と、
   前記集束位置に設けられて前記再生光ビームのフーリエ０次成分と前記再生光ビームの回折光成分とを分離する入射光処理部と、
   前記回折光成分から前記記録情報を検出する検出部と、を含むことを特徴とするホログラム再生装置。
2. 前記入射光処理部は前記再生光ビームの前記フーリエ０次成分の照射により透過率が非照射時の透過率より低い特性値となる光学素子を含むことを特徴とする請求項１記載のホログラム再生装置。
3. 前記入射光処理部は前記再生光ビームの前記フーリエ０次成分の照射により反射率が非照射時の反射率より低い特性値となる光学素子を含むことを特徴とする請求項１記載のホログラム再生装置。
4. 前記入射光処理部は前記再生光ビームの前記フーリエ０次成分を反射する反射部と前記再生光ビームの前記回折光成分を透過する透過部とを有することを特徴とする請求項１記載のホログラム再生装置。
5. 前記入射光処理部は前記再生光ビームの前記フーリエ０次成分を透過する透過部と前記再生光ビームの前記回折光成分を反射する反射部とを有することを特徴とする請求項１記載のホログラム再生装置。
6. 前記再生光ビームの光軸の位置を検出する光軸検出部と、
   前記光軸検出部において検出した光軸の位置を基にして前記集光部および前記入射光処理部を移動する駆動部と、を含む、ことを特徴とする請求項４または５に記載のホログラム再生装置。
7. 前記光軸検出部は前記再生光ビームの前記フーリエ０次成分を受光することを特徴とする請求項６記載のホログラム再生装置。
8. 可干渉性の、参照光成分と記録情報に応じて空間的に変調された信号光成分とを略同一の光軸で含む記録光ビームを記録媒体に照射して前記参照光成分と前記信号光成分との干渉を記録した回折格子の領域から前記記録情報を再生するホログラム再生方法であって、
   可干渉性の光ビームを前記記録媒体の前記回折格子の領域に照射する照射工程と、
   前記照射工程によって再生される再生光ビームを集束位置に向けて集光する集光工程と、
   前記集束位置に設けられた入射光処理部によって前記再生光ビームのフーリエ０次成分と前記再生光ビームの回折光成分とを分離する入射光処理工程と、
   前記回折光成分から前記記録情報を再生する再生工程と、を含むことを特徴とするホログラム再生方法。
9. 前記入射光処理部は前記再生光ビームの前記フーリエ０次成分の照射により透過率が非照射時の透過率より低い特性値となる光学素子を含むことを特徴とする請求項８記載のホログラム再生方法。
10. 前記入射光処理部は前記再生光ビームの前記フーリエ０次成分の照射により反射率が非照射時の反射率より低い特性値となる光学素子を含むことを特徴とする請求項８記載のホログラム再生方法。
11. 前記入射光処理部は前記再生光ビームの前記フーリエ０次成分を反射する反射部と前記再生光ビームの前記回折光成分を透過する透過部とを有することを特徴とする請求項８記載のホログラム再生方法。
12. 前記入射光処理工程は前記再生光ビームの光軸の位置を検出する光軸検出工程と、前記光軸検出工程において検出した前記光軸の位置を基にして前記フーリエ０次成分の光軸と前記反射部との位置を合わせる位置合わせ工程と、を含むことを特徴とする請求項１１記載のホログラム再生方法。
13. 前記入射光処理部は前記再生光ビームの前記フーリエ０次成分を透過する透過部と前記再生光ビームの前記回折光成分を反射する反射部とを有することを特徴とする請求項８記載のホログラム再生方法。
14. 前記入射光処理工程は前記再生光ビームの光軸の位置を検出する光軸検出工程と、前記光軸検出工程において検出した前記光軸の位置を基にして前記フーリエ０次成分の光軸と前記透過部との位置を合わせる位置合わせ工程と、を含むことを特徴とする請求項１３記載のホログラム再生方法。
15. 前記光軸検出工程は前記再生光ビームの前記フーリエ０次成分を受光する工程を含むことを特徴とする請求項１２または１４に記載のホログラム再生方法。

Images