WO2005098552A1

WO2005098552A1 - ホログラム再生装置およびホログラム再生方法

Info

Publication number: WO2005098552A1
Application number: PCT/JP2005/005059
Authority: WO
Inventors: Akihiro Tachibana; Yoshihisa Ito; Masakazu Ogasawara; Satoru Tanaka; Yoshihisa Kubota
Original assignee: Pioneer Corporation
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2005-10-20
Also published as: EP1734417A4; US20080239419A1; CN1961263A; EP1734417A1; JPWO2005098552A1

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

明細書ホログラム再生装置およびホログラム再生方法技術分野

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。

背景技術

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力も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 laと光ビーム 1 bとに分割される。光ビーム la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 la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 la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 lb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 la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一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 lb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 laの ·光路を遮断して、参照光ビーム lb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 lb が照射された記録媒体 5の信号光ビーム la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 m m角程度の体積中に多重記録を行なってレ、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; Holograpnic storage using smft 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を出射するレ一ザ光源 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—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 laとなる。信号光ビーム la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 lbは、第 1ミラー Ml およぴ第 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 laを透過し、第 2ミラー M2からの参照光ビーム lb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 la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 laおよび参照光ビーム lb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 la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 la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こ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。し力もながら、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つた成分と回折格子力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。発明の開示

そこで、本発明の解決しょうとする課題には、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、該回折光成分力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折格子の領域力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。

図面の簡単な説明

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ぴ線図である。

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ょぴ線図である。

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。

発明を実施するための形態

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。 ·

く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、ドナー準位とァクセプター準位がバンドギャップの深いレべノレ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、ホールバーユング材料、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, InGalN/InGaN量子井戸など、誘電体材料では LiNb03など、有機材料では PVK (ポリビニノレカルバゾール) /TNF (トリュトロフルォレノン)などを含む電荷移動錯体系有機感^ 6材料（有色のものも含む）などがある。フオトポリマー材料には例えば DuPont社の O mniDex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、シャツタ S Hs、ビームエキスパンダ BXが配置されてレヽる。シャツタ 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。ビームエキスパンタ、、 BXは、シャツタ 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; 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 fe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^: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傢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レ、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 l laとなる。信号光ビーム 11aは、第 2ノヽ —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によって反衬された参照光ビーム l ibは、第 1ミラー M 1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 l ib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 l ib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) ビーム 11aおよび参照光ビーム l ibの混合光ビームは、フーリエ変換レンズ 13に照射される。フーリュ変換レンズ 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 Iこ、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力 S、記録媒体の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、シャツタ 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 1 laおよび参照光ビーム 1 lb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つて、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はコント口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ィ本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、開状態のシャツタ SH s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： ^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 Wこ分離する。

分離俞の光ビーム 11の光軸と同一の方向に進行する第 1ノヽ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ズ、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 HP 2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滕光ビーム l ibは第 1ミラ一 Ml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^ ビーム l ib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、おログラム記録媒体 14の記録媒体部（図示せず）に信号光ビームおょぴ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。

く実施例 1 >

図 4に示す如ぐ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お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レ、。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、シャツタ S Hs、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;¾S順に配置されている。

シャツタ 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閩が制御される。

ビームエキスパンダ BXはシャツタ 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。なおシャツタ SHs、ビームエキスパンダ BXおよび第物レンズ 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^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、かつ当該媒体のィ立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 If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。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、参照光の回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、暈子井戸構造を備えた量子閉じ込め層およぴサーモク口ミック材料などがある。

酸化物材科は、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ぐ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。

サーモク口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をシャツタ SHs、ビームェキスパンダ 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。力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次光おょぴ再現された回折光）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 5 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。

く実施例 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レ、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に示す如ぐ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 1 6bは、可干渉性の光ビームを出射するレーザ光源 LDと、シャツタ SHs、ビームエキスパンダ BX、第 1ハーフミラープリズム HP1及ぴ第 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。

シャツタ 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はシャツタ 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）と光反射材料力なる反射部（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。力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、力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。上記の如ぐ第 1 対物レンズ 18a、第 1ハーフミラープリズム HP1およぴ第 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およぴ第 1ノ、一フミラープリズム 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ツタ 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。力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ハーフミラ一プリズム 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 1Z4波長板え Z4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 1Z4波長板 λ Ζ4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 3Α> 実施例 1、 2 A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レ、ることとしても良レ、。

例えば図 8こ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、シャツタ SHs、ビームエキスパンダ BXおよぴ第 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側力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力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ネオ料が使用される。

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ぴ逆フォトクロミック材料、サーモク口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ぐ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ぐ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)は不透明だ力照射光ビーム（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 Λの強度が弱くなれば元の不透明な状態に戻る。

サーモク口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。

力かる感光性の反射材枓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の透過率力' S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。力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をシャツタ 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ハ一フミラープリズム 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 I：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紂率より低い特性値（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、 R 1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レ、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ぴ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。

く実施例 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 1Z4波長板え Z4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波長板え Z4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レ、て構成されたホログラム再生装置の 1例として、図 1 1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、シャツタ 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 1 8bと第 2ノヽ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ツタ SHs、ビームエキスパンダ BX、第 1ハーフミラープリズム HP 1、第 1対物レンズ 18aを介して反射タイブ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 1 4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 HP 2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。

ぐ実施例 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 1Z4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 ΗΡ2を第 2偏光ビームスプリッタ PBS2に儻換して第 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; I ノ 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、ても、入射光処理部は、光ビーム強度が髙ぃ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 4 B)、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 5 ェ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 0 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¾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レ、る入射光処理部が用レ、られても良レ、。

例えば図 13 (a)に示す如ぐ入射光処理部 24aは、光を反射する光反射材料からな5 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。力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。

0 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、反射咅 |5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例力図 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側力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 I-IP1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衬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、が設けられてレ、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力受信して、力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逆フーリェ変換レンズ 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ツタ SHs、ビームエキスパンダ BX、第 1対物レンズ 18a^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 2 Oa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）におレ、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におレ、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◦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^：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。

ぐ実施例 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 I 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: L 5に示す如ぐ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装置 16hとは、第 1ハーフミラープリズム HP1に向力、つて第 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ノ、一フミラープリズム 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分害 ij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およぴ篛 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、力かる駆動信号に応じて第 1駆動部 2 8は入射光処理部 24aを、第 2, 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駆劻部 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^:収差法などの手段を利用する。これによつて、ス射光処理部 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ツタ SHs、ビームエキスパンダ BX、第 1对物レンズ 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 Λ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/、一フミラープリズム 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、入肘光処理部 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 HPL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の反衬部（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、透過咅の周囲に形成された光を反射する反射材料力なる反射部 26bと、を含む。力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（光津由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レ、。

0次光透過タイプの入射光処理部を備えたお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首している。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逆フーリェ変換レンズ 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 ¾Sの中心とがー致するように、第 1駆動部 28は入射光処理部 24bを移動せしめ、第 2駆攀部 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ツタ 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）におレ、て反射される。

入射光処理部 24bの透過部を透過した再生ビームの 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およぴ第 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^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 It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、霞気的なデジタルデータ信号に再変換した後、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 L 6k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ハ一フミラープリズム HP1に向かって第 2対物レンス、 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レ、る 4分割ディテクタ——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およぴ第 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、力かる駆動ィ言号に応じて第 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およぴ第 2駆動部 28， 29aはサーポ機精を構成しており、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。これによつて、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ツタ SHs、ビームエ^スパンダ BXおよぴ第 1対物レンズ 18aを介してホログラム記録媒体 14に照射する照衬工程を含む。参照光ビームが照射き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 H P1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^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の位置が窮 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 24 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 ί "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、 _L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、これに限定さなレ、。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）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光ビームを生成するホログラム記録媒体であれば良レ、。

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お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、シャツタ 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 ^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、シャツタ 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。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^;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次光成分及び回新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 ¾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。

く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に説明した力本発明は、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 "^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 SZN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ェ 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、該回折光成分力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

請求の範囲

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請記信号光成分との干渉を記録した回折格子の領域力前記記録情報を再生する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ヒ、 '一ムを集束位置に向けて集光する集光部と、

前記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 ff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 ¾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 ^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: 3¾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:^と前記信号光成分との干渉を記録した回折格子の領域力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、

前記回折光成分力前記記録情報を再生する再生工程と、を含むことを特徵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レ、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ェ 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ェ 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次成分を受光するェ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。