WO2006098455A1

WO2006098455A1 - ホログラム記録再生方法及び装置

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Publication number: WO2006098455A1
Application number: PCT/JP2006/305466
Authority: WO
Inventors: Masakazu Ogasawara; Makoto Sato
Original assignee: Pioneer Corporation
Priority date: 2005-03-15
Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2006-09-21
Also published as: JP4555860B2; US7859973B2; JPWO2006098455A1; US20080279061A1

Abstract

　ホログラム記録方法は、信号光及び参照光をホログラム記録担体への対向照射により回折格子を形成して情報を記録するホログラム記録装置におけるホログラム記録方法である。ホログラム記録方法は、参照光光学系の参照光対物レンズによって、参照光を第１有効径から第１開口数で集光するステップと、光軸上の参照光及びその近傍の一部を分離して、参照光光学系の参照光対物レンズによって、参照光を第１有効径より小なる第２有効径から第１開口数より小なる第２開口数でホログラム記録担体を通過する記録用参照光を、生成し、参照光と同軸に射出するステップと、信号光光学系によって記録用参照光のみホログラム記録担体へ向けて射出させないステップと、を含む。

Description

明細書ホログラム記録再生方法及び装置技術分野

本発明は光ディスク、光カードなどの光学的に情報記録又は情報再生が行われる記録担体に関し、特に光束の照射により情報の記録又は再生可能なホログラム記録担体を有するホログラム記録再生方法及び装置に関する。背景技術

従来技術として、物体光と参照光を別光路で分離し、再度、光路を合流させて、物体光を光束外周部、参照光を光束中央部分にするとともに、物体光と参照光を互いに回転方向の異なる円偏光として記録媒体上に同軸で集光させ、その 2光束を薄膜偏光ホログラム記録担体にて干渉させるものがある（WO 0 2 / 0 5 2 7 0 A 1公報、参照）。

さらに、参照光を射出する参照光光学系とは記録媒体を挟んで、反対側に空間光変調器を含む信号光光学系を設置して、参照光及び信号光を、情報記録層に対して互いに反対の面側より同軸的に且つ同じ位置で最も小径となるように収束させながら照射して、記録媒体内に体積的にホログラム記録する技術も知られている（特開 2 0 0 2— 1 2 3 9 4 8.公報、参照）。発明の開示 WO 0 2 / 0 5 2 7 0 A l公報の技術では記録媒体中の入射及び反射すベての光線が干渉するため複数のホログラムが記録、再生されてしまう。すなわち、図 1に示すように、具体的に記録されるホログラムは、ホログラム記録 A (反射する参照光と反射する信号光)、ホログラム記録 B -(入射する参照光と反射する信号光）、ホログラム記録 C (反射する参照光と入射する信号光)、ホログラム記録 D (入射する参照光と入射する信号光）の 4種類である。また、再生されるホログラムも、ホログラム記録 A (反射する参照光で読み出される）、ホロダラム記録 B (入射する参照光で読み出される）、ホログラム記録 C (反射する参照光で読み出される）、ホログラム記録 D (入射する参照光で読み出される）の 4 種類である。

この従来方法では、反射型ホログラム記録担体にホログラムを記録する場合、入射及び反射する参照光と信号光の 4光束の干渉によって 4つのホログラムが記録されてしまうだめにホログラム記録担体の性能を無用に使用していた。よつて、情報の再生時において、参照光がホログラム記録担体の信号光で反射されてしまうため、再現されたホログラムからの再生光との分離が必要である。そのため再生信号の読み取り性能が劣化してしまう。

さらに、 WO 0 2 / 0 5 2 7 0 A 1公報の技術において、参照光が記録媒体裏面に配置した反射層により反射されるため、再生時の参照光は光検出器直前でマスクされ、再生光と参照光を分離していた。

特開 2 0 0 2— 1 2 3 9 4 8公報の技術では再生時の参照光と再生光を分離するのが困難である。記録媒体を挟んで参照光光学系及び信号光光学系の対向する対物レンズが配置され、これら力、らそれぞれ同一焦点で収束する参照光及び再生光が重複して記録媒体に集光されているからである。

この従来方法では、参照光及び再生光の両光束が 1点で集光されているので対物レンズと記録媒体の位置決めが正確に必要である。加えて 2つの対物レンズ間の相対間隔も正確に維持する必要があるため対物レンズ駆動系やサーポ系が複雑である。

また、いずれの従来方法でも、参照光と信号光の生成及び合流のために多くの光学部品を要していたので、装置の小型化が望まれている。

そこで、本発明の解決しょうとする課題には、安定的に記録又は再生を行うことを可能にするホログラム記録再生方法及び装置を提供することが一例として挙げられる。

本発明のホログラム記録方法は、ホログラム記録担体を挟んで共に光軸上に対向して離間配置される一対の光学系を有し、前記一対の光学系は、参照光を参照光対物レンズによって前記ホログラム記録担体へ向け射出する参照光光学系と、信号光を信号光対物レンズによって前記ホログラム記録担体へ向けて射出する信号光光学系とからなり、

前記信号光光学系は、前記ホログラム記録担体を透過した前記参照光から記録情報に応じて変調して前記信号光を生成する空間光変調器を、含み、

前記信号光及び前記参照光を前記ホログラム記録担体への対向照射により回折格子を形成して情報を記録するホログラム記録装置におけるホログラム記録方法であって、

前記参照光光学系の参照光対物レンズによって、前記参照光を第 1有効径から第 1開口数で集光するステップと、前記光軸上の前記参照光及びその近傍の一部を分離して、前記参照光光学系の参照光対物レンズによって、前記参照光を前記第 1有効径ょり小なる第 2有効径から前記第 1開口数より小なる第 2開口数で前記ホログラム記録担体を通過する記録用参照光を、生成し、前記参照光と同軸に射出-するステップと、

前記信号光光学系によって前記記録用参照光のみ前記ホログラム記録担体へ向けて射出させないステップと、を含むことを特徴とする。

本発明のホログラム再生方法は、上記のホログラム記録方法により、情報が記録されたホログラム記録担体から情報を再生するホログラム再生方法であって、前記参照光対物レンズによつて前記参照光光学系及び信号光光学系の間に配置された前記ホログラム記録担体へ向け前記記録用参照光を集光するステップと、

前記記録用参照光が透過する前記ホログラム記録担体の前記回折格子からの再生光を、前記参照光対物レンズによって、収集するとともに、光検出器へ導くステップと、を含むことを特徴とする。

本発明のホログラム記録装置は、光学干渉パターンを回折格子として内部に保存するホログラム記録担体を装着自在に保持する支持部と、

前記ホログラム記録担体を挟んで共に光軸上に対向して離間配置された、前記ホログラム記録担体へ向け参照光を射出する参照光光学系、及び、前記参照光を受光して前記参照光から記録情報に応じて変調された信号光を生成する空間光変調器を含み前記信号光を射出する信号光光学系からなる光学系対と、を備え、前記信号光及び前記参照光を前記ホログラム記録担体への対向照射により回折格子を形成するホログラム記録装置であって、前記参照光光学系は、前記参照光を第 1開口数で集光する参照光対物レンズと、前記参照光対物レンズと同軸に配置されかつ、前記光軸上の前記参照光及びその近傍の一部を分離して、前記参照光対物レンズから前記第 1開口数より小なる第 2開口.数で前記ホログラム記録担体を通過する記録用参照光を生成する機能を有する光学分離手段と、を有すること、

前記信号光光学系は前記第 1開口数を有しかつ前記参照光対物レンズの焦点と焦点が一致するように前記参照光対物レンズと同軸に配置された信号光対物レンズを有し、前記空間光変調器が、前記信号光対物レンズを通過した前記参照光を変調して前記信号光を生成するとともに、前記記録用参照光を反射しない非反射部を有することを特徴とする。

本発明のホログラム再生装置は、上記のホログラム記録装置に加え、前記参照光光学系内に配置されかつ、前記記録用参照光の照射により前記ホログラム記録担体から生成された再生光を検出する光検出器と、前記再生光を、前記参照光対物レンズから前記光検出器へ導く光学手段を含むことを特徴とする。

本発明の光ピックァップ装置は、参照光及び前記参照光が記録情報に応じて変調された信号光による光学干渉パターンを回折格子として内部に保存するホログラム記録担体へ情報を記録又は再生する光ピックアツプ装置であって、

可干渉性の参照光を発生する光源と、

前記ホログラム記録担体を挟んで共に光軸上に対向して離間配置されかつ前記ホログラム記録担体へ向け前記参照光を射出する参照光光学系及び前記参照光を受光して信号光を射出する信号光光学系からなる光学系対と、

前記参照光光学系内に配置されかつ前記参照光を第 1開口数で集光する参照光対物レンズと、

前記参照光光学系内に前記参照光対物レンズと同軸に配置されかつ、前記光軸上の前記参照光及びその近傍の一部を分離して、前記参照光対物レンズから前記第 1開口数と異なる第 2開口数で前記ホログラム記録担体を通過する記録用参照光を生成する機能を有する光学分離手段と、

前記信号光光学系内に配置され、前記第 1開口数を有しかつ前記参照光対物レンズの焦点と焦点が一致するように前記参照光対物レンズと同軸に配置された信号光対物レンズと、

前記信号光光学系内に配置され、前記信号光対物レンズを通過した前記参照光を変調して前記信号光を生成しかつ、前記記録用参照光を反射しない非反射部を有する空間光変調器と、 - 前記参照光光学系内に配置されかつ、前記記録用参照光の照射により前記ホログラム記録担体から生成された再生光を検出する光検出器と、前記再生光を、前記参照光対物レンズから前記光検出器へ導く光学手段と、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を説明するホログラム記録担体を示す概略部分断面図である。

図 2は、本発明による実施形態のホログラム装置を説明する概略構成図である。図 3は、本発明による実施形態における回折光学素子及び対物レンズを説明する概略断面図である。図 4は、本発明による実施形態における回折光学素子の光軸から見た正面図である。

図 5及び図 6は、本発明による他の実施形態における回折光学素子及び対物レンズを説明する概略断面図である。 - 図 7は、本発明による実施形態のホログラム装置の空間光変調器の光軸から見た断面図である。

図 8は、本発明による実施形態のホログラム装置のピックアツプの空間光変調器の光軸から見た正面図である。

図 9及び図 1 0は、本発明による他の実施形態のホログラム装置のピックアツプの空間光変調器の光軸から見た正面図である。

図 1 1は、本発明による他の実施形態のホログラム装置を説明する概略構成図である。

図 1 2は、本発明による実施形態におけるホログラム記録担体を説明する概略部分断面図である。

図 1 3〜図 1 5は、本発明による実施例のホログラム装置のピックアップ記録再生光学系を説明する概略構成図である。

図 1 6〜図 1 8は、本発明による他の実施例のホログラム装置のピックアップ記録再生光学系を説明する概略構成図である。

図 1 9 図 2 1は、本発明による他の実施例のホログラム装置のピックアップを説明する概略構成図である。

図 2 2は、本発明による他の実施例のホログラム装置のピックァップを説明する概略斜視図である。図 2 3は、本発明による他の実施形態におけるホログラム記録担体へのホログラム記録方式を説明する概略部分断面図である。

図 2 4は、本発明による他の実施形態におけるホログラム記録担体へのホログラム己録方式を説明する概略部分平面図である。 - 図 2 5は、本発明による他の実施形態のホログラム装置のピックァップの空間光変調器の光軸から見た正面図である。

図 2 6及び図 2 7は、本発明による他の実施例のホログラム装置のピックアツプを説明する概略構成図である。発明の詳細な説明

以下に本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

<ホログラム装置 >

図 2は、実施形態のホログラム装置における光ピックアツプ装置の概略を示す。ホログラム装置のピックアップ 2 3内には、ホログラム記録担体 2を挟んで、参照光光学系 r〇 Sと信号光光学系 s O Sとが独立に設けられている。この光学系対はホログラム記録担体 2を挟んで共に光軸上に対向して離間して配置されている。参照光光学系 r〇 Sは、記録用参照光 r R Bの発生及び再生信号の受光を行う参照光対物レンズ r〇を有する。信号光光学系 s O Sは、信号の空間変調を行う信号光対物レンズ s 0を有する。参照光対物レンズ r〇及び信号光対物レンズ s〇は、両者が共通の焦点 F Pを有するように配置されている。

ホ口グラム記録担体 2が参照光対物レンズ r 0及び信号光対物レンズ s〇の共通の焦点 F Pと参照光対物レンズ〇又は信号光対物レンズ s 0との間に配置されるように、ホログラム装置には、ホログラム記録担体 2を装着自在及び可動自在に保持する支持部 S Sが設けられている。

ホログラム装置の参照光光学系 r〇 Sは参照光対物レンズ r〇の他、可干渉性の参照光を発生する光源としてホログラムの記録及び再生用のレーザ光源 L D と、コリメ一夕レンズ、偏光ビームスプリツ夕などの光学素子と、 C C Dや相補型金属酸化膜半導体装置などのアレイからなる像検出センサ I Sを含む。

信号光光学系 s O Sは信号光対物レンズ s Oの他、その入射反対側に、ホログラム記録担体 2を透過した参照光から、記録情報に応じて変調して信号光を生成する空間光変調器 S L Mを含む。

本実施形態においては、参照光対物レンズ r〇はその第 1有効径から、レーザ光源 L Dからの参照光を第 1開口数で焦点 F Pに集光する。

<光学分離手段 >

さらに、参照光光学系 r〇 Sは、参照光対物レンズ r Oと同軸に配置された光学分離手段 R O Eを含む。光学分離手段 R O Eは、参照光対物レンズ r〇を透過する光束のうち、光軸を含む中央部を記録用参照光 r R Bとし、その周囲の外側環状部分を信号光用参照光 s R Bとして分離する。光学分離手段 R 0 Eは射出される光束の記録用参照光 r R Bに対応するレンズの有効径及び開口数を決定する。すなわち、光学分離手段 R O Eは、射出光束の断面積と平行、収束又は発散の波面の状態とを周囲の信号光用参照光 s R Bと異なる状態にする。光学分離手段 R O Eにより、記録用参照光 r R Bは、第 1開口数と異なる、例えば、それより小なる第 2開口数で参照光対物レンズ r 0からホログラム記録担体 2を通過するように生成される。また、第 2開口数はゼロでもよく、平行光束の記録用参照光 r R Bを生成できる。なお、光学分離手段 R O Eにより記録用参照光 r R B を発散光とすることもできるが、この場合、後述の信号光光学系における中央領域の非反射部の面積を考慮しなければならない。

このように、参照光光学系 r O Sは記録用参照光 r R B及び信号光用参照光 s R Bを分離してこれらを参照光対物レンズ r〇からホログラム記録担体 2に同軸に射出する。

図 3に光学分離手段 R O Eの一例として透過型の回折光学素子 D O Eの使用を示す。参照光対物レンズ r〇の直前光源側に同軸に配置した透過型の回折光学素子 D O Eを用いることより、記録用参照光 r R Bと信号光用参照光 s R Bの焦点距離が互いに異なるようにすることができる。すなわち、図 3に示すように、回折光学素子 D〇 Eにより、参照光対物レンズ r Oからの外周の信号光用参照光 s R Bの焦点距離 F Pより、中央の記録用参照光 r R Bの焦点距離を極めて長く、例えば無限遠や対向する信号光光学系 s〇 Sにおける空間光変調器 S L Mを超えるように、設定することができる。よって、参照光対物レンズ r〇では信号光用参照光 s R Bの第 1開口数より記録用参照光 r R Bの第 2開口数が小となる。図 4は、光軸上で参照光を 2つの信号光用参照光 s R Bと記録用参照光 r R B に分離する参照光対物レンズ r Oに用いる回折光学素子 D〇 Eを示す。回折光学素子 D O Eは、透光性の平板と、その上に形成された複数の位相段差又は凹 ΰからなる回折輪帯（光軸を中心とした回転対称体）すなわち回折格子の光軸を含む中央領域 G Rと、その周りの環状餺域 P Rからなる。

回折光学素子 D〇 Eは、その中央領域 G Rを透過した光束が参照光対物レンズ r〇を透過する際に平行光又は収束光になるように、凹レンズ作用をする回折格子が形成されている。中央領域 G Rの凹レンズ作用は信号光用参照光 s R Bのための第 2開口数を規定する。回折光学素子 D O Eは後述の信号光光学系の非反射部に対応する。回折光学素子 D O E (中央領域 G R) の直径は信号光用参照光 s R Bのための第 2有効径を規定する。一方、環状領域 P Rは全く何の光学的作用も有しない部分とする。また、中央領域 G Rに回折格子に代えて凹レンズゃ凹フレネルレンズを配置してもよレ参照光対物レンズ r Oの信号光用参照光 s R B のための第 1有効径は、記録用参照光 r R Bのための第 2有効径ょり大とする。光束のガウス分布により中央の強度が高いからである。 .

図 5は、他の光学分離手段 R O Eである回折光学素子 D〇 Eを一体化した参照光対物レンズ r〇 2いわゆる 2焦点レンズを示す。

2焦点参照光対物レンズ ·!· O 2はその屈折面の光軸上の中央領域に円環状の回折格子を設けその周りに凸レンズ部を残すものでも、逆に、環状領域に円環状の回折格子を設けその中央領域に凸レンズ部を残すものでもよい。また、中央領域及び環状領域に円環状の回折格子を設けて 2焦点参照光対物レンズ r〇 2を構成してもよい。さらに、 2焦点参照光対物レンズ r 0 2を非球面レンズとして形成してもよい。

さらに、図 6に示すように、光学分離手段 R O Eは、非球面レンズとして光軸上の参照光対物レンズ r〇の光軸上の中央部分に一体的に形成された平行平板領域 P P Rとすることもできる。この非球面レンズをその主面が光軸に垂直になるように配置すれば（他の例でも同様であるが)、信号光用参照光 s R Bは収束され、記録用参照光 r R Bは対物レンズ直前に配置した回折光学素子によりホログラム記録担体 2中で略平行光となるように分離機能を達成することができる。 <空間光変調器 >

図 2に示すように、ホログラム記録担体 2及び焦点 F Pを透過した発散する信号光用参照光 s RBは、信号光対物レンズ s〇により平行光に変換され空間光変調器 S.LMに導かれる。 - 信号光対物レンズ s〇と空間光変調器 S L Mの間には光軸上に光束の透過又は吸収される領域すなわち非反射部 NRが設けられている。または、空間光変調器 SLMにおいて、光軸上に光束の透過又は吸収される領域すなわち非反射部 N Rが光軸上に設けられ、記録用参照光 r R Bが参照光光学系 r〇 Sに戻らない構成となっていてもよい。一方、非反射部 NRの周囲の信号光用参照光 s RBの通過領域では、空間光変調器 SLMの機能により、信号光用参照光 s RBが変調かつ反射されて、信号光が生成され、そして、これが信号光対物レンズ sOによりホログラム記録担体 2に集光される。この際、空間光変調器 SLMによって、記録情報に応じて信号光用参照光 s R Bを変調して、その偏光状態を記録用参照光 r RBの偏光状態と同一として信号光が生成される。

よって、ホログラム記録担体 2中で、偏光状態が同一の入射する記録用参照光 r R Bと反射する信号光の干渉によりホログラムが記録される。

注意すべき点は、記録用参照光 rRBの照射時（記録及び再生）に、記録用参照光 r RBは戻らないで、再生時には、再生光のみが参照光光学系 r O Sに戻ることである。

記録用参照光 r R Bを反射しない非反射部 N Rは、記録用参照光 r R Bを透過させる貫通開口であり、又は透明材料或いは吸収する吸収材料で開口を充填して、形成ざれる。図 7は空間光変調器 S LMの構成例である、信号光対物レンズ s 0側から順に互いに平行に配置された透過型空間光変調器 T S LM及び偏光選択性反射膜 P SRFからなるものを示す。

透過型空間光変調器 TSLMは、図 8に示すように-、光軸近傍で光軸を含む中央領域 Aとその周囲の光軸を含まない空間光変調領域 Bとに分割されている。空間変調は透過型空間光変調領域 Bを透過する光束に変調が与えられ、中央領域 A は上記の非反射部 NRである。空間光変調領域 Bを透過した時点で信号光用参照光 s RBが空間変調される。

透過型の空間光変調領域 Bは、マトリクス状に分割された複数の画素電極を有する液晶パネルなどで電気的に入射光の一部を画素毎に遮光する機能、又はすベて透過して無空間変調状態とする機能を有する。この空間光変調器 S LMは駆動回路 26に接続され、これからの記録すべきページデータ（平面上の明暗ドットパターンなどの 2次元デー夕の情報パターン）に基づいた分布を有するように光束を変調かつ透過して、信号光用参照光 s RBを生成する。透過型空間光変調器 TSLMとして TN液晶パネルが用いられる。図 7に示すように、空間変調を行わない場合は、透過型空間光変調器 T S LMを透過した両光束は何の偏光作用も受けず透過する。空間変調を行う場合は、透過型空間光変調器 TSLMを透過した P偏光（紙面平行を示す双方向矢印）は偏光作用も受け S偏光（紙面垂直を示す中黒波線丸）に変換され透過する。

さらにまた、図 9に示すように、透過型空間光変調器 TSLM全体を透過型マトリクス液晶装置として、その駆動回路 26により、所定パターン表示の空間光変調領域 Bとその内部に中央領域 Aの無変調の光透過領域として非反射部 NR を表示するように、構成することもできる。

偏光選択性反射膜 P S R Fは、図 7に示すように、互いに直交する偏光方向の光束の一方例えば P偏光を透過又は吸収するとともに他方、 S偏光を反射する機能を有する平板状の光学素子である。 - 透過型空間光変調器 T S LMと偏光選択性反射膜 P SRFとの組み合わせの空間光変調器 S LMは、透過型空間光変調器 TS LMに表示されたパターンに応じた S偏光の信号光のみを反射する。

図 10は空間光変調器 S LMの他の例である反射型偏光空間光変調器 R P S LMを示す。反射型偏光空間光変調器 RPSLMは、図に示すように、光軸近傍で光軸を含む上記の非反射部 NRの中央領域 Aと、その周囲の光軸を含まない空間光変調領域 Bと、に分割されているいわゆる L COS (L i qu i d C r y s t a 1 On S i l i c on)装置である。空間光変調領域 Bで反射される光束に P又は S偏光の変調が与えられ。反射型偏光空間光変調器 R P S L Mにおいて、入射光に変調を与えない場合（非駆動部分)、光束は入射した偏光状態のまま反射され、変調を与えた部分（駆動部分）では S偏光から P偏光に偏光方向が変化し反射される。よって、反射光はデータを担持しない S偏光成分とデ一夕を担持した P偏光成分とを含む。

反射型偏光空間光変調器 R P S LMは、マトリクス状に分割された複数の画素電極を有する液晶パネルなどで電気的に入射光の一部を画素毎に偏光する機能を有する。この反射型偏光空間光変調器 RP S LMは駆動回路 26に接続され、これからの記録すべきページデータ（平面上の明暗ドットパターンなどの 2次元データの情報パターン）に基づいた分布を有するように光束偏光方向を変調して、所定偏光成分を含む信号光を生成する。また、反射型偏光空間光変調器 R P S L Mは入射及び反射で同一偏光方向を維持することもできる。

反射型偏光空間光変調器 R P S L Mを用いる場合、反射する光束に偏光方向の成分を調節することができるので、予め記録用参照光- r R B及び信号光用参照光 s R Bの偏光状態を互いに異ならしめておき、記録用参照光 r R Bのみと干渉するように構成できる。記録用参照光 r R B及び信号光用参照光 s R Bの偏光状態を互いに異ならしめるために、いずれかの光路のみに 1 Z 2波長板を配置することが考えられる。

<光学系の他の配置 >

なお、信号光対物レンズ s Oと参照光対物レンズ r〇は焦点位置と開口数が一致していれば、それらの焦点距離が異なっていてもかまわない。図 1 1 A及び図 1 1 Bに示すように、信号光対物レンズ s〇の有効径を参照光対物レンズ r〇より小さく（図 1 1 A) 又は大きく（図 1 1 B) することができる。ホログラム記録担体 2が参照光対物レンズ r O又は信号光対物レンズ s 0の焦点距離の犬なる側に配置されることにより、ホログラム記録担体 2の可動範囲を広めることができる。

<ホログラム装置の動作 >

ホログラム記録システムでは、ホログラム記録担体 2に入射した記録用参照光 r R Bと反射して戻る信号光用参照光 s R Bとによる光学干渉パターンを回折格子 D Pとしてホロダラム記録担体 2内部に保存する。

図 1 2に示すように、具体的に情報を担持した記録されるホログラムは、記録用参照光 r R Bと信号光用参照光 s R Bの偏光状態が同じであれば、ホログラム記録 A (入射する参照光と反射する信号光）の 1種類である。入射時には記録用参照光 r R Bと信号光用参照光 s R Bの重なりが生じるが、無変調の例えば一様なパタ一ンの無デー夕の記録となる。

したがって、かかるホログラム記録担体から情報を再生するホログラム再生システムでは、図 2に示すように、記録用参照光 r R Bを透過させると、回折格子 D Pから再生光のみが生成できる。検出手段の一部でもある参照光対物レンズ r Oにより、再生光を像検出センサ I Sへ導くことができる。

以上の構成によれば、ホログラム記録時には、信号光用参照光 s R Bの反射がないため、余分なホログラムが記録されることがない。また、記録用参照光 r R Bと信号光用参照光 s R Bが互いに対向する方向に伝搬する球面波 (記録用参照光 r R Bが平行な平面波の場合を除く）と設定できるので、それらの交差角度を比較的大きくとれるため、多重間隔を小さくすることができる。

以上、本実施形態によれば、再生時にも記録用参照光 r R Bの反射がないので、必要なホログラムからの再生光のみを受光することができる。その結果、再生 S Nが向上し安定な再生を行うことができる。

くホログラム記録担体〉

図 1 2に示すように、ホログラム記録担体 2は、ホログラム記録層 7を保護層 8で挟んだ構成である。このホログラム記録担体 2には反射層は形成されていない。ホログラム記録層材料には、参照光及び信号光による光学干渉パターンを回折格子（ホログラム）として内部に保存するために、例えば、フォトポリマや、光異方性材料や、フォトリフラクティブ材料や、ホールパーニング材料、フォトクロミック材料など光学干渉パターンを保存できる透光性の光感応材料が用いられる。

保護層 8は光透過性材料であり、例えば、ガラス、或いはポリカーボネート、アモルファスポリオレフイン、ポリイミド、 P E T、 P E N, P E Sなどのブラスチック、紫外線硬化型ァクリル樹脂などからなる。-

<第 1実施例の記録再生光学系 >

第 1実施例の記録再生光学系を図 1 3〜図 1 5に示す。

記録再生用のレーザ光源より発せられた光束をコリメ一トレンズにより平行光にし、 P偏光で参照光対物レンズ r〇に入射させる。

参照光対物レンズ r〇は光軸近傍を透過する光束には何の光学的作用もしないように作られている。具体的には参照光対物レンズ r Oの光軸近傍の曲率が無限大（平行平板領域 P P R) となっている。これによつて参照光対物レンズ r O 透過後の光軸近傍の光束は平行光の記録用参照光 r R Bとなる。

このように、参照光対物レンズ r Oの光軸近傍の平行光束を分離して、ホログラム記録の記録用参照光 r R Bとし、それ以外の光軸の周囲の透過光束を信号光用参照光 s R Bとする。

次に、参照光対物レンズ r 0を透過した両光束はホログラム記録担体 2に入射する。

ホログラム記録担体 2を透過した両光束は信号光対物レンズ s Oに入射する。参照光対物レンズ r Oと同じ開口数 NAを有する信号光対物レンズ s Oには、その光軸上の中央領域で参照光対物レンズ r〇と同様の光学的作用を有する平行平板領域 P P Rを設けることもできる。これにより、両光束の分離を維持でき、製造時の芯合わせを容易にできる。信号光対物レンズ s〇は平行光で入射した光軸近傍の記録用参照光 r RBを平行光のまま透過し、その他の信号光用参照光 s RBを平行光に変換する。

空間光変調器には透過型空間光変調器 TSLM (図 9参照）として TN液晶パネルが用いられる。空間変調を行わない場合は、図 13に示すように、無表示透光状態の透過型空間光変調器 TSLMを透過した両光束は何の偏光作用も受けず透過する。透過型空間光変調器 TS LMの背面には偏光選択性反射膜 P SRF が配置されている。この偏光選択性反射膜 P S R Fは P偏光を透過又は吸収するとともに S偏光を反射する。

空間変調を行う場合は、図 14に示すように、光軸上の光束の記録用参照光 r RBには変調を行わないパターンを透過型空間光変調器 TSLMに表示する。このため、偏光選択性反射膜 PSRFに吸収されるか、透過され、信号光対物レンズ s〇側に戻ることはない。変調を行わないパターン表示により、透過型空間光変調器 T S LM及び偏光選択性反射膜 P SRFにおける記録用参照光 r R Bを反射しない非反射部 NRが構成される。

透過型空間光変調器 TSLMの表示（空間光変調領域）によって、記録用参照光 r RBの周囲の信号光用参照光 s RBには変調が与えられる。 TN液晶によつて変調部分は S偏光状態になる。その結果、偏光選択性反射膜 PSRFにより反射され、再び透過型空間光変調器 TSLMに入射し、偏光状態を再び P偏光に戻される。変調されない部分は偏光選択性反射膜 PSRFにより、吸収されるか、反射される。

このように変調、反射された信号光は信号光対物レンズ s Oを透過しホロダラム記録担体 2に向け、信号光用参照光 s RBの同一光路でも射出される。信号光は共通の焦点で集光した後、ホログラム記録担体 2を透過した時に記録用参照光 r R Bと干渉し、参照光対物レンズ r 0を透過し平行光に変換される。

ホログラム記録担体 2内のホログラムの記録は、光軸近傍の記録用参照光 r R

Bの平行光束とこれとは反対方向に伝搬する信号光渉により行われる。

ホログラム記録担体 2を通過した記録用参照光 r R Bは空間光変調器 S L M において変調作用を受けないため、これを通過してしまうので、ホログラム記録担体 2側に戻ることがない。また信号光は偏光状態が変化しているので偏光選択性反射膜 P S R Fにより反射されるが、再び同じ空間光変調器 S L Mを透過するので偏光状態は記録用参照光 r R Bと同じ偏光になる。

その結果、ホログラム記録担体 2中で干渉する光束は 2種類となり、記録されるホログラムは、ホログラム A (入射する記録用参照光 r R Bと入射する無変調の信号光用参照光 s R B )及びホログラム B (入射する記録用参照光 r R Bと反射する信号光）の 2種類である。

ホログラムの再生時には、図 1 5に示すように、記録時と同一の偏光状態の記録用参照光 r R Bを含む光束を参照光対物レンズ r〇に入射させる。光軸近傍の記録用参照光 r R Bにより再生されるホログラムは A， Bであるが、ホログラム Bは入射する無変調の信号光用参照光 s R Bであり、その再生信号はホログラム記録担体 2裏面の方向に再生される。この再生光は P偏光なので偏光選択性反射膜 P S R Fにより透過又は吸収され参照光対物レンズ r O側に戻ることはない。一方、ホログラム Aからの再生光（破線）は参照光対物レンズ r〇側に発生するため、この再生光を受光素子で受けることによって再生信号を得ることができる。

<第 '2実施例の記録再生光学系 > 第 2実施例の記録再生光学系を図 16〜図 18に示す。

第 1実施例では記録用参照光 r R Bと信号光用参照光 s R Bとが同一の偏光状態の場合であつたが、第 2実施例では記録用参照光 r R Bと信号光用参照光 s RBとが異なる偏光状態の場合である。予め記録用参照光 r RB及び信号光用参照光 s R Bの偏光状態を互いに異ならしめるために、記録用参照光 r R Bの光路のみに 1 / 2波長板を配置する。さらに、第 2実施例では記録用参照光 r R Bと信号光用参照光 s RBの分離のために回折光学素子を用い、かつ、再生光の分離のために反射型偏光空間光変調器を用いている。

発明者は複合機能の光学分離手段として第 2光学分離手段 R O E 2を提案する。

図 16に示すように、第 2光学分離手段 ROE 2は、光軸上の所定半径の面積内において光源側から順に積層された、 S偏光光束の偏光状態を P偏光に変換する 1Z2波長板 ΐΖ2λと、凹レンズ機能を有する回折光学素子 DOEと、からなる光学分離素子である。この光学分離素子は透光性の平板と、その光軸上の中央領域の所定半径内の積層された 1 / 2波長板及び凹レンズ機能回折光学素子 DOEからなり、記録用参照光 rRBの透過光束の径を規定する。この凹レンズ機能回折光学素子 D〇 Eは参照光対物レンズ r Oと組み合わせた状態でホ口グラム記録担体 2中で平行光束となるように設定されている。従って、この第 2光学分離手段 R 0 E 2及び参照光対物レンズ r Oを透過する光束は、光軸上の平行光の記録用参照光 r R Bと、その周辺部分の環状光束の信号光用参照光 s R Bとに分離される。記録用参照光 rRBと信号光用参照光 s R Bとは 90度偏光状態が異なる。なお、第 2実施例では記録用参照光 rRBと信号光用参照光 s R Bを分離する 1 / 2波長板 1ノ ·2 λと回折光学素子を一体化した第 2光学分離手段 R O E 2を示したが、それぞれ個別に分けて光軸上に離間配置して構成することもできる。

このように、図 1 6に示すように、第 2光学分離手段 R O E 2により参照光対物レンズ r 0の光軸近傍部分の S偏光の平行光束を分離して P偏光の記録用参照光 r R Bとし、それ以外の光軸の周囲の透過光束を S偏光の信号光用参照光 s R Bとする。

参照光対物レンズ r Oを透過した両光束はホログラム記録担体 2に入射する。ホログラム記録担体 2を透過した両光束は信号光対物レンズ s〇に入射する。信号光対物レンズ s〇は、光軸近傍の領域にて平行光で入射した記録用参照光 r R Bを集光し、その周辺部分の信号光用参照光 s R Bを平行光に変換する。信号光対物レンズ s〇は、光軸近傍の記録用参照光 r R Bを反射型偏光空間光変調器 R P S L Mの光軸上で非常に小さな光スポットとして集光する。その記録用参照光 r R Bを透過するようなピンホール（非反射部 N R)が反射型偏光空間光変調器 R P S L Mに設けられている。また、上記第 1実施例でも同様であるが、空間光変調器とは別体として、非反射部 N Rとして記録用参照光 r R Bを吸収するように空間フィルタなどを反射型偏光空間光変調器 R P S L Mの光軸上に配置してもよい。記録用参照光 r R Bは反射されないため信号光対物レンズ s 0側には戻らない。

反射型偏光空間光変調器 R P S L Mにおいて、入射光に変調を与えない場合は、図 1 6に示すように、信号光用参照光 s R Bは入射した S偏光状態のまま反射される。 S偏光の信号光用参照光 s R Bと P偏光の記録用参照光 r R Bとは干渉しない。

反射型偏光空間光変調器 R P S L Mにおいて、入射光に変調を与る場合は、図 1 7に示すように、変調を与えた部分は S偏光が変換され P偏光で反射される。このように変調、反射された P偏光の信号光は信号光対物レンズ s Oを透過しホログラム記録担体 2に向け、信号光用参照光 s R Bの同一光路でも射出される。信号光は共通の焦点で集光した後、ホログラム記録担体 2を透過した時に記録用参照光 r R Bと干渉し、参照光対物レンズ r 0を透過し平行光に変換される。ホログラム記録担体 2内のホログラムの記録は、光軸近傍の記録用参照光 r R Bの平行光束とこれとは反対方向に伝搬する信号光の干渉により行われる。ホログラム記録担体 2を通過した記録用参照光 r R Bは、反射型偏光空間光変調器 R P S L M上のピンホールにより透過又は吸収されるので、ホログラム記録担体 2側に戻ることがない。また信号光は、偏光状態が変化して反射されるため、ホ口グラム記録担体 2に入射する記録用参照光 r R Bと同一の P偏光となる。その結果、図 1 7に示すように、ホログラム記録担体 2中で干渉する光束は 1種類となり、記録されるホログラムはホログラム A (入射する記録用参照光 r R Bと反射する変調された信号光）のみである。

ホログラムの再生時には、図 1 8に示すように、記録時と同一の偏光状態の記録用参照光 r R Bを参照光対物レンズ r Oに入射させる。光軸近傍の記録用参照光 r R Bは P偏光になり平行光のままホログラム記録担体 2に入射する。これによって再生されるホログラムは 1つのみで偏光方向は P偏光である。

記録用参照光 r R Bは信号光対物レンズ s〇を透過したのち反射型偏光空間光変調器 R P S L M上のピンホール又は空間フィル夕により透過又は吸収されるので、信号光対物レンズ s O側に戻ることはない。また記録用参照光 rRBとともに周辺部の光線があつたとしても空間変調器の作用を〇FF(S偏光を S偏光で反射）してあれば反射光は S偏光状態なので再生されるホログラムとは偏光状態が異なるので、偏光ビームスプリッ夕を用いて容易に分離できる。

<ピックアップの動作 >

図 19は、第 2実施例の記録再生光学系を用いたピックアップの構成を示す。まず、レーザ光源 LDから射出された S偏光の発散コヒーレント光は、コリメ一夕レンズ C Lで平行光束とされ、偏光ビームスプリッタ P B Sで反射され第 2 光学分離手段 ROE 2を経て、参照光対物レンズ r Oに入射する。

参照光対物レンズ r 0は、第 2光学分離手段 R〇 E 2の回折格子の光学的作用と併せることによって、光軸近傍の光束部分を記録用参照光 r R Bの P偏光の平行光を射出し同時に、第 2光学分離手段 R O E 2のレンズ作用を受けていない周囲の光束（記録用参照光 rRB) を S偏光の収束光束として射出する。

S偏光の信号光用参照光 s R Bと P偏光の記録用参照光 r R Bは、参照光対物レンズ r〇によってホロダラム記録担体 2へ集光されるが、干渉はしない。ホログラム記録担体 2を透過した両光束は信号光対物レンズ s 0に入射し、光軸近傍ので入射した記録用参照光 r R Bが集光され、その周辺部分の信号光用参照光 s RBが平行光に変換される。

収束する P偏光の記録用参照光 rRBは反射型偏光空間光変調器 R PSLM の光軸上の非反射部 NRで透過され、 S偏光の信号光用参照光 s RBは非反射部 NR周囲の領域で反射される。なお、反射型偏光空間光変調器 RPSLMの光軸背面に、パワーモニタを設けることにより、透過した記録用参照光 rRBにより光源の状態をモニタすることができる。記録用参照光 r R Bは反射されないため信号光対物レンズ s O側には戻らない。

無変調動作を行う場合、反射型偏光空間光変調器 R P S L Mにおいて、入射光に変調を与えないときは、図 1 9に示すように、信号光用参照光 s R Bは入射した S偏光状態のまま反射され、入射時と同一光路で光源に戻る（図 1 9の 2点鎖線)。記録用参照光 r R B及び信号光用参照光 s R Bの両光束は偏光状態が異なるのでホログラムが記録されない。

一方、記録動作時では図 2 0に示すように、反射型偏光空間光変調器 R P S L Mの非反射部 N R周囲の領域で反射される記録用参照光 r R Bは、 S偏光から P 偏光へ変換されて信号光として反射される。空間光変調器 S L Mで反射した信号光用参照光 s R Bは、記録すべき空間変調パターンにより回折を受けかつ偏光状態が記録用参照光 r R Bと同じとなり、信号光として、平行光束のまま信号光対物レンズ s〇へ向かう。このように変調、反射された P偏光の信号光は、信号光対物レンズ s〇を透過しホロダラム記録担体 2に向け射出され、ホロダラム記録担体 2を透過した時に、 P偏光の信号光と P偏光の記録用参照光 r R Bとが干渉し、ホログラム記録される。

反射されホログラム記録担体を通過した P偏光の信号光（図 2 0の 2点鎖線）は、参照光対物レンズ r O、第 2光学分離手段 R O E 2、偏光ビ一ムスプリッ夕 P B Sを通過して像検出センサ I S上に結像する。ここで結像状態をモニタすることができる。

図 2 1は、ピックアップにおける再生動作を示す。

上記記録動作と同様に、レーザ光源 L Dからの射出された S偏光の光束を、コリメ一夕レンズ CL、偏光ビームスプリッタ PBS、第 2光学分離手段 ROE 2、参照光対物レンズ r〇を介して、ホログラム記録担体 2を通過するように、照射する。第 2光学分離手段 RQE 2により、光束光軸近傍の P偏光の記録用参照光 rRB 生成され、その周囲は S偏光の光束となる。 - そして P偏光の記録用参照光 r R Bがホログラム記録担体 2の回折格子を通過すると、そこから再生光が生成される。再生光（図 21の破線）は、参照光対物レンズ rO、第 2光学分離手段 ROE 2、偏光ビームスプリッタ PBSを経て、像検出センサ I S上に結像する。この像検出センサ I Sによってホログラムに記録した信号が再生される。

以上のように、本実施形態は、記録用参照光 r R Bが略平行光束であり、かつ、信号光の領域と記録用参照光の領域が空間的に分離された空間光変調器によつて記録用参照光 rRBが反射しないように設定されているので、ホログラム記録担体 2中で干渉する光束が最低限に抑えられるため、不要なホログラムが多数記録されることがない。

本実施形態は記録用参照光 r R Bが平行光であるので、ホログラム記録担体 2 との位置決めは簡便でよいため、フォーカスサーボやトラツキンダサ一ポなどの高精度の位置決めは簡略化できる。

記録されるホログラムが 1つのみであるため再生時の S/N劣化や記録媒体材料の劣化を最小限にとどめることができる。空間光変調器 SLMで記録用参照光 r R Bを反射しないように設定でき信号再生用センサに入射しないので、記録用参照光 r RBを分離するフィルタ等を信号再生用センサに設ける必要がない。記録用参照光 r RBが平行光であるため、ピックアップとホログラム記録担体 2間の位置関係が高精度を要せず、特にサ一ボ制御を用いなくとも再生が可能である。

<他のホログラム装置 >

他のホログラム記録再生装置の概観図を図 2 2に示す。

本実施形態において、記録用参照光 r R Bを平行光（平面波）とした場合、ホログラム記録担体 2を水平方向に移動させて重ねて記録するシフト多重記録を行うことができない。なお、記録用参照光 r R Bを小さい開口数とし、そのレンズ有効径と空間光変調記の非反射部とを適宜設定すれば、シフト多重記録は可能である。

そこで、この多重記録方式は角度多重方式を採用する。その結果、記録装置を、図 2 2に示すように、第 2実施例のピックアップを備え、その光軸に垂直な回転軸を有する回転支持部 S S Rにホログラム記録担体 2を装着して回転駆動自在に保持させるように構成する。さらに、ピックアップの光軸に垂直でかつ互いに垂直な XY Z方向に支持部 S S Rを移動並進移動自在になす駆動ステージ D S を設ける。これら回転支持部 S S R及び駆動ステージ D Sを備えたホログラム記録再生装置によって、ホログラム記録担体 2をピックアップ光軸と垂直に交わる軸を中心に回転させ、ホログラムを角度多重記録する。図 2 3に示すように、ホ口グラム記録担体 2の回転角度を予め設定した角度 Sだけ回転させたら、その領域 Y 1で記録を終了し、次の領域 Y 2にホログラム記録担体 2を移動させる（ホログラム群間隔 HD)。

この場合、一度の角度多重記録方式で記録するホログラム群を 1つの記録単位とし各々のホログラム群がオーバ一ラップしないように記録する。図 2 4に、角度多重記録によって行われる角度多重領域を複数個平面的に並べて各々のホログラム群を分離するフォーマツトを示す。図 2 4に示すように、ホログラム記録担体 2においてホログラム群分離フォーマットを碁盤の目状に設定しておき、各目毎に角度多重記録した領域を割付して、ホログラム Hがオーバーラップしないように記録する。オーバーラップすると 1つ前の領域のホログラムが平面波で再生されてしまうからである。例えばホログラム記録担体 2を移動させ記録位置を特定する場合の位置決めマークとホログラム群を分離するためのマークを保護層上に形成することが考えられる。この記録動作を繰り返すことによってホログラム記録担体 2全面を記録完了することができる。参照光対物レンズ r〇と信号光対物レンズ s〇は互いに位置決めされた状態で固定されている必要がある。記録用参照光 r R Bが平行光であるのでホログラム記録担体 2との位置決めは簡便でよいためフォーカスサ一ポやトラッキングサーポなどの高精度の位置決めは不要となる。

また、再生専用のピックアップ装置の場合、信号光対物レンズ s 0以降の光学系が不要になる。

この実施形態では記録用参照光 r R Bが平行光（平面波）のため多重方式は角度多重方式とするので、記録用参照光 r R Bと信号光の M i X角度を比較的大きくとれるので多重角度を小さくでき 1箇所に記録するホログラムの数を増やすことができる。

一度に多重記録し終える角度多重領域を複数設けることでホログラム記録担体 2のポテンシャルを使い切ることができる。

<更なる他のホログラム装置 > ' 第 2実施例では記録用参照光 r R Bと信号光用参照光 s R Bとが異なる偏光状態の場合であつたが、この更なる他の実施例では円偏光状態の場合である。円偏光のために、両者の光路に 1Z4波長板を配置する。さらに、この実施例でも記録用参照光 r R Bと信号光用参照光 s R Bの分離のためにレンズ、回折光学素子などを用い得る。 1 4波長板により、参照光と再生光の分離が容易となる。

この実施例においては反射型偏光空間光変調器 R P S LMに代えて、いわゆる DMD (D i g i t a l M i c r omi r r o r D e v i c e ) (登録商標）など反射型空間光変調器 DMDを用いる。この反射型空間光変調器 DMDは、図 25に示すように、光軸近傍で光軸を含む上記の非反射部 NRの中央領域 Aと、その周囲の光軸を含まない空間光変調領域 Bと、に分割されている。少なくとも空間光変調領域 Bは例えばシリコン基板上に無数に敷き詰められた例えばマトリクス状に極小の複数の鏡を備え、これら鏡で光を部分的に分割して反射させる部分である。中央領域 Aは貫通開口、光吸収部分或いは空間光変調領域 Bとは異なる方向に光を反射するように制御するなど、記録用又は再生用参照光が戻らない構成とされている。

反射型空間光変調器 DMDは駆動回路 26に接続され、これからの記録すべきぺージデー夕（平面上の明暗ドットパターンなどの 2次元デ一夕の情報パタ一ン）に基づいた分布を有するように光の偏向方向を変調して、所定偏向方向（入射角ゼロ度の方向へ正反射させる方向）の光を含む信号光を生成する。

反射型空間光変調器 DMDを用いる場合、反射する光束に偏光方向の成分を調節することができないので、反射光束分離ために光路に 1Z4波長板を配置する。更なる他のホログラム記録再生装置の概観図を図 26〜図 27に示す。記録動作時では図 2 6に示すように、レーザ光源 L Dから射出された S偏光の発散コヒーレント光は、コリメ一夕レンズ C Lで平行光束とされ、偏光ビームスプリッタ P B Sで反射され、光学分離手段 R〇 E及び 1 Z 4波長板 1 / 4 λを経て、参照光対物レンズ r Oに入射する。 - 参照光対物レンズ r〇は、光学分離手段 R O Eの回折格子の光学的作用と併せることによって、光軸近傍の光束部分を記録用参照光 r R Bの P偏光の平行光を射出し同時に、光学分離手段 R O Eのレンズ作用を受けていない周囲の光束（記録用参照光 r R B ) を円偏光の収束光束として射出する。

円偏光の信号光用参照光 s R Bと P偏光の記録用参照光 r R Bは、参照光対物レンズ r〇によってホログラム記録担体 2へ集光され、干渉する。

ホログラム記録担体 2を透過した両光束は信号光対物レンズ s Oに入射し、光軸近傍ので入射した記録用参照光 r R Bが集光され、その周辺部分の信号光用参照光 s R Bが平行光に変換される。

収束する記録用参照光 r R Bは反射型空間光変調器 D MDの光軸上の非反射部 N Rで例えば透過され、信号光用参照光 s R Bは非反射部 N R周囲の領域で反射される。記録用参照光 r R Bは反射されないため信号光対物レンズ s O側には戻らない。

反射型空間光変調器 DMDで反射した信号光用参照光 s R Bは、記録すべき空間変調パターンにより回折を受け、信号光として、平行光束のまま信号光対物レンズ s〇へ向かう。このように変調、反射された信号光は、信号光対物レンズ s 〇を透過しホロダラム記録担体 2に向け射出され、ホログラム記録担体 2を透過した時に、入射する記録用参照光 r R Bと干渉し、ホログラム記録される。反射されホログラム記録担体を通過した円偏光の信号光（図 26の 2点鎖線）は、参照光対物レンズ r 0、 1 4波長板 1/4 λを経て P偏光となり、光学分離手段 ROE、偏光ビームスプリッタ PBSを通過して像検出センサ I S上に結像する。ここで結像状態をモニタすることができる。 - 図 27は、ピックアップにおける再生動作を示す。

上記記録動作と同様に、レーザ光源 LDからの射出された S偏光の光束を、コリメ一夕レンズ CL、偏光ビームスプリッタ PBS、光学分離手段 ROE、 1/ 4波長板 1 Z 4 λ、参照光対物レンズ rOを介して、ホログラム記録担体 2を通過するように、照射する。光学分離手段 ROEにより、光束光軸近傍の再生用参照光 rRBが生成される。

そして 1 / 4波長板 1 Z 4 λで円偏光となった再生用参照光 r R Bがホ口グラム記録担体 2の回折格子を通過すると、そこから再生光が生成される。再生光 (図 27の破線）は、参照光対物レンズ r 0、 1/4波長板 1/4λを経て P偏光となり、光学分離手段 R〇E、偏光ビームスプリツ夕 PBSを経て、像検出センサ I S上に結像する。この像検出センサ I Sによってホログラムに記録した信号が再生される。

以上のように、本実施形態でも、記録用参照光 rRBが略平行光束であり、かつ、信号光の領域と記録用参照光の領域が空間的に分離された空間光変調器によつて記録用参照光 rRBが反射しないように設定されているので、ホログラム記録担体 2中での干渉光束を或る程度抑えることができる。

Claims

請求の範囲

1 . ホログラム記録担体を挟んで共に光軸上に対向して離間配置される一対の光学系を有し、前記一対の光学系は、参照光を参照光対物レンズによって前記ホログラム記録担体へ向け射出する参照光光学系と、信号光を信号光対物レンズによって前記ホログラム記録担体へ向けて射出する信号光光学系とからなり、前記信号光光学系は、前記ホログラム記録担体を透過した前記参照光から記録情報に応じて変調して前記信号光を生成する空間光変調器を、含み、

前記信号光及び前記参照光を前記ホログラム記録担体への対向照射により回折格子を形成して情報を記録するホログラム記録装置におけるホログラム記録方法であって、 - 前記参照光光学系の参照光対物レンズによって、前記参照光を第 1有効径から第 1開口数で集光するステップと、

前記光軸上の前記参照光及びその近傍の一部を分離して、前記参照光光学系の参照光対物レンズによって、前記参照光を前記第 1有効径ょり小なる第 2有効径から前記第 1開口数より小なる第 2開口数で前記ホログラム記録担体を通過する記録用参照光を、生成し、前記参照光と同軸に射出するステップと、

前記信号光光学系によって前記記録用参照光のみ前記ホログラム記録担体へ向けて射出させないステップと、を含むことを特徴とするホログラム記録方法。

2 . 前記第 2開口数はゼロを含むこと特徴とする請求項 1記載のホログラム記録方法。

3 . 前記信号光光学系における前記空間光変調器は、前記光軸上に配置され前記記録用参照光を、偏向若しくは通過させ又は吸収する中央領域と前記中央領域の周囲に配置され前記参照光を反射して前記信号光を生成する空間光変調領域とからなる反射型空間光変調器であることを特徴とする請求項 1又は 2記載のホログラム記録方法。 -

4. 前記信号光光学系において前記参照光を変調してその偏光状態を前記記録用参照光の偏光状態と同一として前記信号光を生成するステップを含むことを特徴とする請求項 1又は 2記載のホログラム記録方法。

5 . 前記空間光変調器は前記光軸上に配置され前記記録用参照光を通過させ又は吸収する中央領域と前記中央領域の周囲に配置され前記参照光を変調して前記信号光を生成する空間光変調領域とからなる反射型偏光空間光変調器であり、前記参照光光学系において前記記録用参照光及び前記参照光の偏光状態を互いに異ならしめる 1 Z 2波長板が前記光軸上に配置されたこと特徴とする請求項 4記載のホログラム記録方法。

6 . 前記中央領域は貫通開口、透明材料又は光吸収材料からなり、前記空間光変調領域は反射型のマトリクス液晶装置からなること特徴とする請求項 5記載のホログラム記録方法。

7 . 前記空間光変調器は前記信号光対物レンズ側から順に互いに平行に配置された透過型空間光変調器及び偏光選択性反射膜からなり、前記透過型空間光変調器は前記光軸上に配置され前記記録用参照光を通過させ又は吸収する中央領域と前記中央領域の周囲に配置され前記参照光を変調して前記信号光を生成するマトリクス型液晶装置からなる空間光変調領域とからなること特徴とする請求項 4記載のホログラム記録方法。

8 . 前記中央領域は貫通開口、透明材料又は光吸収材料からなること特徴とする請求項 7記載のホログラム記録方法。

9 . 前記中央領域及び前記空間光変調領域は透過型マトリクス液晶装置からなり、前記記録用参照光の照射時に前記中央領域が光状態であること特徴とする請求項 7記載のホログラム記録方法。

1 0 . 前記ホログラム記録担体は、前記参照光対物レンズ及び前記信号光対物レンズの共通の焦点と前記参照光対物レンズ又は前記信号光対物レンズとの間に配置されること特徴とする請求項 1から 9のいずれかに記載のホログラム記録方法。

1 1 . 前記ホログラム記録担体は、前記参照光対物レンズ及び前記信号光対物レンズの焦点距離の犬なる側に配置されること特徴とする請求項 1 0記載のホログラム記録方法。

1 2 . 請求項 1記載のホログラム記録方法により、情報が記録されたホログラム記録担体から情報を再生するホログラム再生方法であって、

前記参照光対物レンズによつて前記参照光光学系及び信号光光学系の間に配置された前記ホログラム記録担体へ向け前記記録用参照光を集光するステップと、

前記記録用参照光が透過する前記ホログラム記録担体の前記回折格子からの再生光を、前記参照光対物レンズによって、収集するとともに、光検出器へ導くステップと、を含むことを特徴とするホログラム再生方法。

1 3 . 光学干渉パターンを回折格子として内部に保存するホログラム記録担体を装着自在に保持する支持部と、前記ホログラム記録担体を挟んで共に光軸上に対向して離間配置された、前記ホログラム記録担体へ向け参照光を射出する参照光光学系、及び、前記参照光を受光して前記参照光から記録情報に応じて変調された信号光を生成する空間光変調器を含み前記信号光を射出する信号光光学系からなる光学系対と、を備え、前記信号光及び前記参照光を前記ホログラム記録担体への対向照射により回折格子を形成するホログラム記録装置であつて、

前記参照光光学系は、前記参照光を第 1開口数で集光する参照光対物レンズと、前記参照光対物レンズと同軸に配置されかつ、前記光軸上の前記参照光及びその近傍の一部を分離して、前記参照光対物レンズから前記第 1開口数より小なる第 2開口数で前記ホログラム記録担体を通過する記録用参照光を生成する機能を有する光学分離手段と、を有すること、

前記信号光光学系は前記第 1開口数を有しかつ前記参照光対物レンズの焦点と焦点が一致するように前記参照光対物レンズと同軸に配置された信号光対物レンズを有し、前記空間光変調器が、前記信号光対物レンズを通過した前記参照光を変調して前記信号光を生成するとともに、前記記録用参照光を反射しない非反射部を有することを特徴とするホログラム記録装置。

1 4 . 前記第 2開口数はゼロを含むこと特徴とする請求項 1 3記載のホログラム記録装置。

1 5 . 前記光学分離手段は、前記光軸上の前記参照光対物レンズの中央部分に一体的に形成された平行平板領域からなること特徴とする請求項 1 3又は 1 4記載のホログラム記録装置。

1 6 . 前記光学分離手段は、前記光軸上における前記参照光対物レンズの前記ホログラム記録担体の反対側に配置された凹レンズ作用を有する回折光学素子からなること特徴とする請求項 1 3又は 1 4記載のホログラム記録装置。

1 7 . 前記光学分離手段は、前記光軸上の前記参照光対物レンズの中央部分に一体的に形成された凹レンズ作用を有する回折光学素子からなること徵とする請求項 1 3記載のホログラム記録装置。

1 8 . 前記光軸上の前記信号光対物レンズの中央部分に一体的に形成された平行平板領域が設けられていること特徴とする請求項 1 3から 1 7のいずれかに記載のホログラム記録装置。

1 9 . 前記記録用参照光を反射しない非反射部は、前記記録用参照光を偏向させる鏡面からなること特徴とする請求項 1 3から 1 8のいずれかに記載のホログラム記録装置。 -

2 0 . 前記記録用参照光を反射しない非反射部は、前記記録用参照光を透過させる貫通開口又は透明材料からなること特徴とする請求項 1 3から 1 8のいずれかに記載のホログラム記録装置。

2 1 . 前記記録用参照光を反射しない非反射部は、前記記録用参照光を吸収する吸収材料からなること特徴とする請求項 1 3から 1 8のいずれかに記載のホログラム記録装置。

2 2 . 前記記録用参照光を反射しない非反射部は、記録時における前記空間光変調器の透光状態である部分であること特徴とする請求項 1 3から 1 8のいずれかに記載のホログラム記録装置。

2 3 . 前記空間光変調器は反射型空間光変調器であることを特徴とする請求項 1 3から 2 2のいずれかに記載のホログラム記録方法。

2 4 . 前記空間光変調器は反射型偏光空間光変調器からなり、前記記録用参照光及び前記参照光の偏光状態を互いに異ならしめる 1 Z 2波長板が前記光軸上に配置されたこと特徴とする請求項 1 3から 2 2のいずれかに記載のホログラム記録装置。 -

2 5 . 前記空間光変調器は、前記信号光対物レンズ側から順に互いに平行に配置された透過型空間光変調器及び偏光選択性反射膜からなること特徴とする請求項 1 3から 2 2のいずれかに記載のホログラム記録装置。

2 6 . 請求項 1 3記載のホログラム記録装置に加え、前記参照光光学系内に配置されかつ、前記記録用参照光の照射により前記ホログラム記録担体から生成された再生光を検出する光検出器と、前記再生光を、前記参照光対物レンズから前記光検出器へ導く光学手段を含むことを特徴とするホロダラム再生装置。

2 7 . 参照光及び前記参照光が記録情報に応じて変調された信号光による光学干渉パターンを回折格子として内部に保存するホログラム記録担体へ情報を記録又は再生する光ピックアップ装置であって、

可干渉性の参照光を発生する光源と、.

前記信号光光学系内に配置され、前記信号光対物レンズを通過した前記参照光を変調して前記信号光を生成しかつ、前記記録用参照光を反射しない非反射部を有する空間光変調器と、

前記参照光光学系内に配置されかつ、前記記録用参照光の照射により前記ホログラム記録担体から生成された再生光を検出する光検出器と、前記再生光を、前記参照光対物レンズから前記光検出器へ導く光学手段と、を含むことを特徴とする光ピックアップ装置。

2 8 . 前記第 2開口数は前記第 1開口数より小であること特徴とする請求項 2 7記載の光ピックァップ装置。

2 9 . 前記第 2開口数はゼロを含むこと特徴とする請求項 2 4記載の光ピックアップ装置。

3 0 . 前記光学分離手段は、前記光軸上の前記参照光対物レンズの中央部分に一体的に形成された平行平板領域からなること特徴とする請求項 2 9記載の光ピックアップ装置。

3 1 . 前記光学分離手段は、前 ί己光軸上における前記参照光対物レンズの前記ホログラム記録担体の反対側に配置された凹レンズ作用を有する回折光学素子からなること特徴とする請求項 2 7又は 2 8記載の光ピックアップ装置。

3 2 . 前記光学分離手段は、前記光軸上の前記参照光対物レンズの中央部分に一体的に形成された凹レンズ作用を有する回折光学素子からなること特徴とする請求項 2 7又は 2 8記載の光ピックアップ装置。

3 3.. 前記光軸上の前記信号光対物レンズの中央部分に一体的に形成された平行平板領域が設けられていること特徴とする請求項 2 7から 3 2のいずれかに記載の光ピックァップ装置。

3 4. 前記記録用参照光を反射しない非反射部は、前記記録用参照光を偏向させる鏡面からなること特徴とする請求項 2 7から 3 3のいずれかに記載の光ピックアップ記録装置。

3 5 . 前記記録用参照光を反射しない非反射部は、前記記録用参照光を透過させる貫通開口又は透明材料からなること特徴とする請求項 2 7から 3 3のいずれかに記載の光ピックアツプ装置。

3 6 . 前記記録用参照光を反射しない非反射部は、前記記録用参照光を吸収する吸収材料からなること特徴とする請求項 2 7から 3 3のいずれかに記載の光ピックアップ装置。

3 7 . 前記記録用参照光を反射しない非反射部は、記録時における前記空間光変調器の透光状態である部分であること特徴とする請求項 2 7から 3 3のいずれかに記載の光ピックァップ装置。

3 8 . 前記空間光変調器は反射型空間光変調器であることを特徴とする請求項 2 7から 3 7のいずれかに記載の光ピックァップ装置。

3 9 . 前記空間光変調器は反射型偏光空間光変調器からなり、前記記録用参照光及び前記参照光の偏光状態を互いに異ならしめる 1 / 2波長板が前記光軸 ay 上に配置されたこと特徴とする請求項 2 7から 3 7のいずれかに記載の光ピックアップ装置。

4 0 . 前記空間光変調器は、前記信号光対物レンズ側から順に互いに平行に配置された透過型空間光変調器及び偏光選択性反射膜からなること特徴とする請求項 2 7から 3 7のいずれかに記載の光ピックァップ装置。