WO2007049336A1 - ホログラム記録装置 - Google Patents

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Hiroyasu Yoshikawa
Koichi Tezuka
Kazushi Uno
Yasumasa Iwamura
Yuzuru Yamakage
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Fujitsu Limited
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    • G03H2225/55—Having optical element registered to each pixel

Definitions

  • the present invention relates to a hologram recording apparatus that records a hologram by irradiating a hologram recording medium with signal light and reference light so as to overlap each other.
  • Patent Document 1 As a conventional hologram recording apparatus, for example, there is one disclosed in Patent Document 1.
  • the hologram recording apparatus of the same document is configured to record a hologram on a hologram recording medium by a phase code multiplexing method.
  • the laser light emitted from the light source is separated into signal light (signal beam) and reference light (reference beam) by a beam splitter, and one of the signal lights is modulated into pixel pattern light according to the recording information by a spatial light modulator.
  • the hologram recording medium is irradiated.
  • the other reference light is modulated by a phase encoding multiplexer into light having an appropriate phase pattern, and a phase code is given.
  • the phase-encoding multiplexer also has the power of a transmissive liquid crystal device having a large number of cells, and gives a predetermined phase difference for each cell to the incident reference light, and transmits this reference light to the desired phase pattern.
  • the light is modulated and emitted.
  • the reference light subjected to the phase modulation is irradiated on the hologram recording medium so as to overlap with the signal light, and as a result, a hologram having an interference fringe (base pattern) force between the signal light and the reference light is recorded.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 7-20765
  • the present invention has been conceived under the circumstances described above. It is an object of the present invention to provide a hologram recording apparatus capable of simplifying the configuration and mechanism for phase modulation by the phase code multiplexing method, and thus increasing the recording speed of the hologram. Yes.
  • the present invention takes the following technical means.
  • the hologram recording apparatus separates coherent light emitted from the light source power into signal light and reference light, and modulates one of the signal light with a spatial light modulator.
  • a plurality of optical elements capable of taking two states: an on mode in which the reference light is transmitted or reflected in a predetermined direction facing the hologram recording medium, and an off mode in which the reference light is guided or shielded out of the predetermined direction.
  • an optical phase modulation means for producing a predetermined phase difference for each of these optical elements, and an on mode or an off mode for each of the optical elements. And is characterized in that it comprises a phase modulation control means for modulating said reference light into light forming a predetermined phase pattern.
  • the hologram recording apparatus modulates a part of coherent light emitted from the light source power into signal light, and emits the signal light toward the hologram recording medium.
  • a first light modulation region that modulates the remaining light emitted from the light source into a reference light and emits the reference light along the same optical path as the signal light.
  • a hologram that records a hologram on the hologram recording medium by irradiating the reference light toward the hologram recording medium so as to overlap the signal light.
  • the second light modulation area includes an on mode that transmits or reflects the reference light in a predetermined direction toward the hologram recording medium, and guides or shields light from the predetermined direction.
  • a plurality of optical elements that can take two states, such as an off mode, configured so that a predetermined phase difference is generated for each of these optical elements, and each of the optical elements is in an on mode or an off mode.
  • a phase modulation control means for modulating the reference light into light having a predetermined phase pattern.
  • the plurality of optical elements are arranged so that the predetermined phase difference having a phase difference of 0 and that having a phase difference of ⁇ are alternately arranged.
  • the phase modulation control means performs control so that at least one of the optical elements having a phase difference of 0 and a phase difference of ⁇ is in an off mode for each cell in which a predetermined number of the optical elements are grouped. ing.
  • the predetermined phase pattern is one in which light having a phase difference of 0 or ⁇ is generated every predetermined number of the cells.
  • the predetermined phase pattern corresponds to a matrix pattern of Walsh-Hadamard transform.
  • the plurality of optical elements have a plurality of liquid crystal element forces having different thicknesses alternately.
  • the plurality of optical elements form a light reflection surface as a whole, while a plurality of movable reflections having a predetermined inclination angle with respect to the light reflection surface when individually in an on mode or an off mode. It consists of elements.
  • the plurality of movable reflecting elements have a pitch d adjacent to each other, a predetermined inclination angle with respect to the light reflecting surface ⁇ , and an incident angle and a reflection angle of light with respect to the light reflecting surface ⁇ i and ⁇ If o, the wavelength of light, and the integer is m, it is configured to satisfy the following condition.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a hologram recording apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of a phase modulator that is a main part of the hologram recording apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining optical characteristics of the phase modulator of FIG.
  • FIG. 4 is an optical path diagram showing an optical path of the phase modulator of FIG.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining optical characteristics of a phase modulator as a main part of a hologram recording apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an optical path diagram showing an example of the optical path of the phase modulator of FIG.
  • FIG. 7 is an optical path diagram showing another example of the optical path of the phase modulator shown in FIG.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of a hologram recording apparatus according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a configuration diagram of a hologram recording apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view of a spatial light modulator that is a main part of the hologram recording apparatus shown in FIG.
  • FIG. 11 is a configuration diagram of a hologram recording apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 to 4 show a first embodiment of a hologram recording apparatus according to the present invention.
  • the hologram recording apparatus A 1 is a device that multiplex-records holograms on a hologram recording medium (a part of which is shown in the figure) by a phase code multiplexing method, and is recorded.
  • the hologram is also configured to be reproducible.
  • This hologram recording device A 1 includes a light source 1, a collimator lens 2, a first beam splitter 3 for signal light reference light, beam expanders 4A and 4B, a spatial light modulator 5, and a second beam for signal light and reproduction light.
  • the hologram recording medium B has a structure in which a support substrate layer 100, a reflection layer 101, a hologram recording layer 102, and a transparent substrate layer 103 are laminated in that order, and is formed in a disk shape.
  • a hologram having an interference fringe (page pattern) force is recorded by irradiating the signal light and the reference light so as to overlap each other.
  • the reflective layer 101 has an embossed pit (not shown).
  • the light source 1 is made of, for example, a semiconductor laser element, and emits laser light having a relatively narrow band and high coherence.
  • the collimator lens 2 converts the laser light emitted from the light source 1 into parallel light.
  • the parallel light emitted from the collimator lens 2 is separated into signal light and reference light by the first beam splitter 3.
  • the signal light is incident on the spatial light modulator 5 after the beam diameter is expanded by the beam expanders 4A and 4B.
  • the reference light enters the phase modulator 20 through the reflectors 11A and 11B and the fourth beam splitter 21.
  • the spatial light modulator 5 also has, for example, a transmission type liquid crystal device force.
  • the incident signal light is modulated into light having a pixel pattern corresponding to recording information.
  • the signal light emitted from the spatial light modulator 5 passes through the second beam splitter 6, is further converged by the objective lens 7, and is applied to a predetermined part (irradiation part) of the hologram recording medium B.
  • reference light interferes with the hologram in the hologram recording layer 102, which is an irradiation site, to generate reproduction light.
  • This reproduction light passes through the objective lens 7, the second beam splitter 6, and the third beam splitter 8.
  • the light is received by the light receiving sensor 9 for reproduction.
  • the phase modulator 20 is a reflective liquid crystal device having ferroelectric liquid crystal molecules. As shown in part in FIG. 2, this phase modulator 20 forms a light reflecting surface 20A as a whole by forming a lattice-like arrangement structure of a large number of liquid crystal elements 20P, 20 ⁇ ′ which are the minimum constituent units. ing .
  • the pitch d in which the liquid crystal elements 20p, 20 ⁇ ′ are arranged vertically and horizontally is, for example, about 10 to 20 m. In the thickness direction of each liquid crystal element 20 ⁇ , 20 ⁇ ′, And a structure in which ferroelectric liquid crystal molecules are enclosed (not shown). As shown well in FIG.
  • a phase film 20m for generating a phase difference ⁇ is formed on the incident surface of one liquid crystal element 20 ⁇ with respect to one liquid crystal element 20 ⁇ .
  • the liquid crystal element 20 ⁇ ′ corresponds to one that emits reflected light having a phase difference of ⁇
  • the liquid crystal element 20 ⁇ ′ corresponds to one that emits reflected light having a phase difference of 0.
  • the liquid crystal element 20 ⁇ having a phase difference of 0 when a certain level of voltage is applied to the liquid crystal element 20 ⁇ having a phase difference of 0, the liquid crystal element 20 ⁇ is turned on and light having a phase difference of 0 at a reflection angle ⁇ 0 equal to the incident angle ⁇ i is predetermined. If no voltage is applied to the liquid crystal element 20p, the liquid crystal element 20p is off-mode and shields light so that no reflected light is generated. Similarly, when a certain level of voltage is applied to the liquid crystal element 20 ⁇ ′ having a phase difference of ⁇ , the liquid crystal element 20 ⁇ ′ enters an on mode, and light having a phase difference of ⁇ at a reflection angle ⁇ 0 equal to the incident angle ⁇ i is a predetermined value.
  • liquid crystal element 20 ⁇ ′ If the liquid crystal element 20 ⁇ ′ is reflected in the direction and no voltage is applied to the liquid crystal element 20 ⁇ ′, the liquid crystal element 20 ⁇ ′ enters an off mode and shields light, so that no reflected light is generated.
  • Such a liquid crystal element 20 ⁇ having a phase difference of 0 and a liquid crystal element 20 ⁇ ′ having a phase difference of ⁇ are alternately arranged in a row.
  • the unit block in which the pixels 20 ⁇ , 20 ⁇ 'are grouped, for example, vertically and horizontally 10 X 10 is defined as a cell 20s. 2 Controls the liquid crystal element 20 ⁇ ′ with Op and phase difference ⁇ . Specifically, when performing phase modulation, the liquid crystal elements 20 ⁇ , 20 ⁇ ′ with phase difference 0 and phase difference ⁇ are all in the off mode, and the light-shielding type cell 20s (shown by hatched cell 20s) is not generated. Only the pixel 20p with a phase difference of 0 is on-mode, and reflected light with a phase difference of 0 is generated.
  • the cell 20s of 0 type (shown by the cell 20s with 0), only the pixel 20 ⁇ with a phase difference of ⁇
  • Three types are formed: ⁇ -type cell 20s (shown by cell 20s with ⁇ ), which generates reflected light with a phase difference of ⁇ in on mode.
  • Zero-type and ⁇ -type cells 20s are formed every other one with light-shielding type cells 20s sandwiched vertically and horizontally.
  • a phase pattern is formed by such three types of cells 20s. For example, it is possible to change to an arbitrary phase pattern simply by changing the arrangement of the 0-type and ⁇ -type cells 20s.
  • Phase pattern especially suitable for phase modulation As shown in Fig. 2, as an example, a phase pattern corresponding to the determinant of Walsh's Hadamard transform is formed.
  • the incident angle of the reference light with respect to the light reflecting surface 20A is adjusted by finely adjusting the light reflecting surface 21A of the fourth beam splitter 21 (see FIG. 4). i.
  • the reflection angle ⁇ 0 of the reference light with respect to this incident angle ⁇ i is symmetric with respect to the normal Ln of the light reflecting surface 20A, and the incident angle ⁇ i and the reflection angle ⁇ 0 are equal. .
  • the reference light emitted as reflected light from the phase modulator 20 passes through the fourth beam splitter 21 again, is further converged by the objective lens 22, and is converted into signal light at the irradiated portion of the hologram recording medium B. Irradiated to overlap.
  • the irradiation part corresponds to the interference between the pixel pattern and the phase pattern.
  • Multiple page pattern holograms are recorded in multiple. As a result, a phase code multiplexing method without mechanical drive is realized.
  • the reference light forms a phase pattern that is thinned out by the light shielding type cell 20s as a whole, the individual light beams corresponding to the ⁇ type or 0 type cell 20s other than the light shielding type are determined from the Bragg angle.
  • the light enters the hologram recording medium B with a relatively large incident angle. As a result, it is possible to reduce the crosstalk of holograms that are multiplexed and recorded in page units.
  • the reference light can be modulated into light having a desired phase pattern by simply setting the liquid crystal elements 20 ⁇ and 20 ⁇ 'to the on / off mode.
  • the applied voltage for each of the liquid crystal elements 20 ⁇ , 20 ⁇ ′ can be easily controlled.
  • the page recording speed is about lOOpagesZsec.
  • the page recording speed is about 10 OOpages Zsec, and the advantages of the phase code multiplexing method without mechanical driving are more significant. It can be increased. Therefore, according to the hologram recording apparatus Al of the present embodiment, the configuration and mechanism for phase modulation by the phase code multiplexing method can be simplified, and consequently the hologram recording speed can be increased.
  • FIG. 5 and FIG. 6 show a second embodiment of the hologram recording apparatus according to the present invention.
  • the hologram recording apparatus of the present embodiment also has the same configuration power as that shown in FIG.
  • the same or similar components as those described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the phase modulator 200 is a deformable mirror device cover.
  • This phase modulator 200 has a large number of movable reflective elements 200p that can be changed to a predetermined inclination angle ⁇ with respect to the normal line Ln of the light reflecting surface 200A as a reference, and these movable reflective elements 200p are gratings. Are arranged in a shape.
  • the pitch d in which the movable reflective elements 200p are arranged vertically and horizontally is, for example, 13.
  • Each movable reflective element 200p has a rotation axis that coincides with the diagonal line Ld, and is swung to an inclination angle + ⁇ / ⁇ by the on-Z-off control around this rotation axis.
  • the inclination angle ⁇ of each movable reflective element 200p is, for example, about 12 °.
  • the reference light when the movable reflective element 200p is set to the on mode, and the reference light is incident on the movable reflective element 200p at an incident angle ⁇ i with respect to the light reflecting surface 200A, the reference light is movable. The light is reflected according to the inclination angle ⁇ of the reflecting element 200p, and the reference light is emitted in the direction where the emission angle ⁇ 0 is directed to the light reflecting surface 200A.
  • the reference light incident on the movable reflective element 200p is in the direction indicated by the white arrow (a constant different from the direction of the emission angle ⁇ 0).
  • a unit section grouped by 10 ⁇ 10 vertically and horizontally is a cell (not shown).
  • phase modulator 200 including the movable reflecting element 200p
  • a phase difference is added by appropriately designing the incident angle ⁇ i of the reference light with respect to the light reflecting surface 200A, the pitch d between the elements, and the like.
  • a phase pattern with cells as a unit is formed as the phase pattern.
  • a movable reflective element 200p with a phase difference of 0 and a movable reflective element 200p with a phase difference of ⁇ satisfy the following conditional expression: They are arranged in rows. The wavelength of the light emitted from the light source is obtained, and the pitch between the movable reflective elements 200p is d and m are integers.
  • the movable reflective elements 200p having a phase difference of 0 and the movable reflective elements 200p having a phase difference of ⁇ are alternately formed in a line. Only the movable reflective element 200p having a phase difference of 0 is set to the on mode to form a zero type cell, and only the movable reflective element 200p having the phase difference of ⁇ is set to the on mode to form a ⁇ type cell. Is done. When all of the movable reflective elements 200 ⁇ having the phase difference 0 and the phase difference ⁇ are set to the off mode, a light shielding type cell is formed.
  • the reference light emitted from the phase modulator 200 as reflected light having an emission angle of ⁇ 0 passes through the fourth beam splitter 21 again and is transmitted to the hologram recording medium in the same manner as in the above-described embodiment. Irradiated.
  • phase modulator 200 composed of the movable reflective element 200p
  • light having a desired phase pattern can be obtained simply by setting the movable reflective element 200p to the on-Z off mode. Therefore, it is possible to easily control each movable reflective element 200p to be turned on / off.
  • the movable reflective element 200p is mechanically driven, but is ultra-compact, and therefore has an extremely fast response speed compared to ferroelectric liquid crystal molecules. Therefore, the phase pattern can be switched at a higher speed than that according to the above-described embodiment, and the recording speed of each hologram page can be further increased.
  • the page recording speed of the hologram recording apparatus using the phase modulator 200 of this embodiment is about 7000 pagesZsec, and the advantages of the phase code multiplexing method can be further enhanced.
  • the hologram recording apparatus provided with the phase modulator 200 of this embodiment also simplifies the configuration and mechanism for phase modulation by the phase code multiplexing method, and as a result, the hologram recording speed. Can be increased.
  • FIG. 8 shows a third embodiment of the hologram recording apparatus according to the present invention.
  • the hologram recording apparatus A3 of the present embodiment uses a transmissive liquid crystal device having ferroelectric liquid crystal molecules as the phase modulator 20 ′, and is basically the same as that of the first embodiment shown in FIG. It consists of the same structure.
  • the reference light transmitted through the phase modulator 20 ′ is guided to the objective lens 22 through the reflector 11C.
  • the phase modulator 20 ′ which is a transmission type liquid crystal device, has a phase film so that liquid crystal elements having a phase difference of 0 and liquid crystal elements having a phase difference of ⁇ are alternately arranged.
  • a phase difference is given when the reference light is transmitted.
  • the phase pattern is formed on the same operating principle as that of the first embodiment described above. Therefore, the hologram recording apparatus A3 of the present embodiment can obtain the same effect as that of the first embodiment.
  • FIG. 9 and FIG. 10 show a fourth embodiment of the hologram recording apparatus according to the present invention.
  • the hologram recording apparatus ⁇ 4 of the present embodiment includes a light source collimator lens 2, a spatial light modulator 50 into which almost all light from the light source 1 is incident, first relay lenses 40 and 41, a beam splitter 6 for recording and reproduction, and Controls objective lens 7, second relay lenses 80, 81, beam splitter 8 for reproducing light separation, light receiving sensor 9 for reproduction, condensing lens 10A and light receiving sensor 10 for servo, and spatial light modulator 50 Consists of drive controller 300 Has been.
  • the laser light emitted from the light source 1 is converted into parallel light by the collimator lens 2, and almost all of the parallel light emitted from the collimator lens 2 enters the spatial light modulator 50.
  • the spatial light modulator 50 has the same configuration as that of the phase modulator 200 according to the second embodiment, and also has a deformable mirror device force including a large number of movable reflective elements 50p.
  • the spatial light modulator 50 is configured to partially function as optical phase modulation means.
  • a first light modulation region that modulates a part of incident light into light having a pixel pattern corresponding to recording information and emits the light as signal light.
  • 51A, and a second light modulation region 51B for phase-modulating the incident additional light into light of a desired phase pattern P and emitting it as reference light are provided.
  • the signal light and the reference light are guided to the first relay lenses 40 and 41 along the same optical path, and further pass through the beam splitter 6 and the objective lens 7 to a predetermined portion of the hologram recording medium B so as to overlap each other. It is irradiated so that.
  • the first light modulation region 51A is provided in the central portion of the light reflecting surface 50A, and the second light modulation region 51B is provided in the peripheral portion that is outside the central portion.
  • the second light modulation region may be provided in the central portion of the light reflecting surface, and the first light modulation region may be provided in the peripheral portion outside the central portion.
  • one half of the light reflecting surface may be the first light modulation region, and the other half of the light reflection surface may be the second light modulation region.
  • a phase pattern P indicated by a thick frame is formed by the same design conditions and operation principle as those of the phase modulator 200 of the second embodiment described above.
  • the spatial light modulator 50 is installed at a predetermined angle with respect to the signal light and the reference light so as to enter the objective lens 7 and the hologram recording medium B perpendicularly.
  • the light receiving sensor 9 for reproduction is also installed at a predetermined angle so that an image is captured in accordance with the degree of inclination of the spatial light modulator 50.
  • the drive control unit 300 controls the movable reflective element 50p in the first light modulation area 51A so as to generate signal light of a desired pixel pattern, and connects the movable reflective element 50p in the second light modulation area 51B.
  • V is controlled so as to generate reference light having a desired phase pattern.
  • the light reflecting surface 50A of the spatial light modulator 50 is connected to the first light modulation region 51A and the second light modulation region. Even if the reference light having the desired phase pattern is generated by one of the second light modulation areas 51B, the movable reflection element 50p is simply set to the on Z-off mode to be desired. It is possible to modulate the reference light of the phase pattern, and to easily turn on / off each movable reflective element 50p. Accordingly, the hologram recording apparatus A4 including the phase modulator 50 of the present embodiment also simplifies the configuration and mechanism for phase modulation by the phase code multiplexing method, and consequently increases the hologram recording speed. be able to.
  • signal light having a desired pixel pattern and reference light having a phase pattern are generated by one spatial light modulator 50, so that the optical system can be simplified. This makes it possible to easily reduce the size and cost of the device.
  • the spatial light modulator may be a liquid crystal device divided into a first light modulation region and a second light modulation region.
  • FIG. 11 shows a fifth embodiment of a hologram recording apparatus according to the present invention.
  • the hologram recording apparatus A5 according to the present embodiment basically has the same configuration as that according to the fourth embodiment.
  • the configuration different from that according to the fourth embodiment includes a beam splitter 8 for reproducing light separation and a reproducing device.
  • a prism 90 as an optical path adjusting element is provided between the light receiving sensor 9 for use. According to this prism 90, the reproduction light is guided to the light receiving sensor 9 while being refracted by a predetermined angle so as to capture a correct image according to the degree of inclination of the spatial light modulator 50. It can be installed so as to be perpendicular to the optical axis direction of the reference light. Even with the hologram recording apparatus A5 of the fifth embodiment, the same effect as that of the fourth embodiment can be obtained.

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Abstract

　光源から出射したコヒーレントな光を信号光と参照光とに分離し、一方の信号光を空間光変調器で変調してホログラム記録媒体に照射するとともに、他方の参照光を上記ホログラム記録媒体に向けて上記信号光と重なるように照射することにより、ホログラム記録媒体にホログラムを記録するホログラム記録装置であって、参照光をホログラム記録媒体に向かう所定の方向に透過もしくは反射するオンモードと、所定の方向外に導くか若しくは遮光するオフモードといった２つの状態をとりうる複数の光学素子（２０ｐ，２０ｐ’）を有し、これらの光学素子（２０ｐ，２０ｐ’）ごとに所定の位相差０、πが生じる光位相変調手段と、光学素子（２０ｐ，２０ｐ’）ごとにオンモードあるいはオフモードとなるように制御し、参照光を所定の位相パターンをなす光に変調させる位相変調制御手段とを備えている。                                                                             

Description

ホログラム記録装置
技術分野
[0001] 本発明は、ホログラム記録媒体に信号光と参照光とを重ねるように照射してホロダラ ムを記録するホログラム記録装置に関する。
背景技術
[0002] 従来のホログラム記録装置としては、たとえば特許文献 1に開示されたものがある。
同文献のホログラム記録装置は、ホログラム記録媒体に対して位相コード多重方式 によりホログラムを記録するように構成されたものである。光源から出射したレーザ光 は、ビームスプリッタで信号光 (信号ビーム)と参照光 (基準ビーム）に分離され、一方 の信号光は、空間光変調器で記録情報に応じた画素パターンの光に変調されてホ ログラム記録媒体に照射される。他方の参照光は、位相コード化マルチプレクサによ つて適当な位相パターンをなす光に変調され、位相コードが付与される。位相コード 化マルチプレクサは、多数のセルをもつ透過型の液晶デバイス力もなり、入射した参 照光に対してセルごとに所定の位相差を付与し、この参照光を所望とする位相バタ ーンの透過光に変調して出射する。位相変調を受けた参照光は、ホログラム記録媒 体上で信号光と重なるように照射され、その結果、信号光と参照光との干渉縞 (ベー ジパターン)力もなるホログラムが記録される。このとき、ホログラム記録媒体の照射部 位を変位させずに信号光および参照光の変調パターン (画素パターンや位相パター ン）を変化させると、その照射部位には、変調パターンに応じた各種ページパターン のホログラムが多重記録される。これにより、位相コード多重方式が実現されている。
[0003] 特許文献 1 :特開平 7— 20765号公報
[0004] し力しながら、上記従来のホログラム記録装置では、参照光が透過する液晶デバィ スの各セルについて、複屈折を利用することで駆動電圧に応じた位相差が生じる電 気光学的特性力 Sもたせられている。このような複屈折を利用して任意の位相パターン を形成するには、セルごとに複雑な印加電圧の制御を行わなければならな 、ので、 位相変調のための構成や仕組みが複雑になっている。 [0005] たとえば、一般的なネマティック液晶分子を用いた透過型の液晶デバイスの場合、 位相パターンを変化させる度に階調表示を行う如く各セルの印加電圧を微妙に可変 制御しなければならない。また、液晶分子の応答速度がそれほど高速ではないため 、ホログラムのページ単位の記録速度が遅ぐこのような記録速度の点でも改善する 余地があった。
発明の開示
[0006] 本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものである。本発明は、位相コード 多重方式による位相変調のための構成や仕組みを簡単なものとし、ひ 、てはホログ ラムの記録速度を高めることができるホログラム記録装置を提供することをその課題と している。
[0007] 上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
[0008] 本発明の第 1の側面により提供されるホログラム記録装置は、光源力 出射したコヒ 一レントな光を信号光と参照光とに分離し、一方の信号光を空間光変調器で変調し てホログラム記録媒体に照射するとともに、他方の参照光を上記ホログラム記録媒体 に向けて上記信号光と重なるように照射することにより、当該ホログラム記録媒体にホ ログラムを記録するホログラム記録装置であって、上記参照光を上記ホログラム記録 媒体に向力う所定の方向に透過もしくは反射するオンモードと、上記所定の方向外 に導くか若しくは遮光するオフモードといった 2つの状態をとりうる複数の光学素子を 有し、これらの光学素子ごとに所定の位相差が生じる光位相変調手段と、上記光学 素子ごとにオンモードあるいはオフモードとなるように制御し、上記参照光を所定の 位相パターンをなす光に変調させる位相変調制御手段とを備えていることを特徴とし ている。
[0009] 本発明の第 2の側面により提供されるホログラム記録装置は、光源力 出射したコヒ 一レントな光の一部を信号光に変調し、この信号光をホログラム記録媒体に向けて出 射する第 1光変調領域と、上記光源から出射したその余の光を参照光に変調し、この 参照光を上記信号光と同一の光路に沿うように出射する第 2光変調領域とを有する 空間光変調器を備え、上記参照光を上記ホログラム記録媒体に向けて上記信号光と 重なるように照射することにより、当該ホログラム記録媒体にホログラムを記録するホロ グラム記録装置であって、上記第 2光変調領域は、上記参照光を上記ホログラム記 録媒体に向力う所定の方向に透過もしくは反射するオンモードと、上記所定の方向 外に導くか若しくは遮光するオフモードといった 2つの状態をとりうる複数の光学素子 からなり、これらの光学素子ごとに所定の位相差が生じるように構成されており、かつ 、上記光学素子ごとにオンモードあるいはオフモードとなるように制御し、上記参照光 を所定の位相パターンをなす光に変調させる位相変調制御手段を備えていることを 特徴としている。
[0010] 好ましくは、上記複数の光学素子は、上記所定の位相差として位相差 0になるもの と位相差 πになるものとが交互に並ぶように配列されている。
[0011] 好ましくは、上記位相変調制御手段は、上記光学素子を所定数ずつまとめたセル ごとに、位相差 0および位相差 πの光学素子の少なくともいずれか一方がオフモード となるように制御している。
[0012] 好ましくは、上記所定の位相パターンは、上記セルの所定数おきに位相差 0または πの光が生じたものである。
[0013] 好ましくは、上記所定の位相パターンは、ウオルシュ ·アダマール変換の行列パター ンに対応している。
[0014] 好ましくは、上記複数の光学素子は、交互に厚みが異なる複数の液晶素子力 な る。
[0015] 好ましくは、上記複数の光学素子は、全体として光反射面を形成する一方、個々に オンモードあるいはオフモードになると、上記光反射面に対して所定の傾き角をなす 複数の可動反射素子からなる。
[0016] 好ましくは、上記複数の可動反射素子は、互いに隣り合うピッチを d、上記光反射面 に対する所定の傾き角を Φ、上記光反射面に対する光の入射角および反射角を Θ i および Θ o、光の波長をえ、ならびに整数を mとすると、下記式の条件を満たすように 構成されている。
[0017] [数 1]
Figure imgf000005_0001
[0018] [数 2]
θ ί+ θ ο= 2 φ 図面の簡単な説明
[0019] [図 1]本発明の第 1実施形態に係るホログラム記録装置の構成図である。
[図 2]図 1に示すホログラム記録装置の要部となる位相変調器の平面図である。
[図 3]図 2の位相変調器の光学的特性を説明するための概念図である。
[図 4]図 2の位相変調器の光路を示す光路図である。
[図 5]本発明の第 2実施形態に係るホログラム記録装置の要部として、位相変調器の 光学的特性を説明するための概念図である。
[図 6]図 5の位相変調器の光路についての一例を示す光路図である。
[図 7]図 5の位相変調器の光路についての他の例を示す光路図である。
[図 8]本発明の第 3実施形態に係るホログラム記録装置の構成図である。
[図 9]本発明の第 4実施形態に係るホログラム記録装置の構成図である。
[図 10]図 9に示すホログラム記録装置の要部となる空間光変調器の平面図である。
[図 11]本発明の第 5実施形態に係るホログラム記録装置の構成図である。
発明を実施するための最良の形態
[0020] 以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。図 1〜 4は、本発明に係るホログラム記録装置の第 1実施形態を示している。
[0021] 図 1に示すように、ホログラム記録装置 A1は、ホログラム記録媒体 Β (同図には一部 を示す）に対して位相コード多重方式によりホログラムを多重記録するものであり、記 録されたホログラムを再生可能にも構成されたものである。このホログラム記録装置 A 1は、光源 1、コリメータレンズ 2、信号光'参照光用の第 1ビームスプリッタ 3、ビームェ キスパンダ 4A, 4B、空間光変調器 5、信号光 ·再生光用の第 2ビームスプリッタ 6およ び対物レンズ 7、再生光分離用の第 3ビームスプリッタ 8、再生用の受光センサ 9、サ ーボ用の集光レンズ 10Aおよび受光センサ 10、参照光用の反射板 11 A, 11B、反 射型の位相変調器 (光位相変調手段） 20、参照光用の第 4ビームスプリッタ 21、参照 光用の対物レンズ 22、ならびに位相変調器 20を制御する駆動制御部 (位相変調制 御手段） 30を有して構成されて ヽる。
[0022] ホログラム記録媒体 Bは、支持基板層 100、反射層 101、ホログラム記録層 102、お よび透明基板層 103をその順に積層した構造をもち、ディスク状に形成されたもので ある。ホログラム記録層 102には、信号光と参照光とが重なるように照射されることで 干渉縞 (ページパターン)力もなるホログラムが記録される。反射層 101には、ェンボ スピットが形成されており（図示略）、このエンボスピットによる反射光の変化をサーボ 用の受光センサ 10が検知することにより、トラック制御やフォーカス制御、さらにはチ ルト制御と!/、つたサーボ制御が行われる。
[0023] 光源 1は、たとえば半導体レーザ素子からなり、比較的帯域が狭く干渉性の高いレ 一ザ光を出射する。コリメータレンズ 2は、光源 1から出射したレーザ光を平行光に変 換する。コリメータレンズ 2から出射した平行光は、第 1ビームスプリッタ 3によって信号 光と参照光に分離される。信号光は、ビームエキスパンダ 4A, 4Bによってビーム径 が拡大された後、空間光変調器 5に入射する。参照光は、反射板 11A, 11Bおよび 第 4ビームスプリッタ 21を通って位相変調器 20に入射する。
[0024] 空間光変調器 5は、たとえば透過型の液晶デバイス力もなる。この空間光変調器 5 では、入射した信号光が記録情報に応じた画素パターンの光に変調される。空間光 変調器 5から出射した信号光は、第 2ビームスプリッタ 6を透過し、さらに対物レンズ 7 で収束されてホログラム記録媒体 Bの所定部位 (照射部位）に照射される。再生時に は、照射部位となるホログラム記録層 102において参照光がホログラムと干渉すること で再生光が生じ、この再生光が対物レンズ 7、第 2ビームスプリッタ 6、および第 3ビー ムスプリッタ 8を通って再生用の受光センサ 9に受光される。これにより、ホログラムとし て記録された情報が光学的に読み出される。また、記録時ならびに再生時には、反 射層 101のエンボスピットで反射した光が対物レンズ 7、第 2ビームスプリッタ 6、第 3 ビームスプリッタ 8、および集光レンズ 10Aを通ってサーボ用の受光センサ 10に受光 される。これにより、ホログラム記録媒体 Bの照射部位が適切に調整される。
[0025] 位相変調器 20は、強誘電性液晶分子をもつ反射型の液晶デバイスカゝらなる。この 位相変調器 20は、図 2に一部を示すように、最小構成単位となる多数の液晶素子 20 P, 20ρ'が格子状の配列構造をなすことで全体として光反射面 20Aを形成している 。液晶素子 20p, 20ρ'が縦横に並ぶピッチ dは、たとえば 10〜20 m程度であり、 各液晶素子 20ρ, 20ρ'の厚み方向には、背面側の反射電極基板と入射面側の透明 電極基板との間に強誘電性液晶分子が封入された構造をもつ（図示略)。図 3によく 示すように、一方の液晶素子 20ρに対して他方の液晶素子 20ρ'の入射面には、位 相差 πを生じさせるための位相膜 20mが形成されており、液晶素子 20pは、位相差 0の反射光を出射するものに相当する一方、液晶素子 20ρ 'は、位相差 πの反射光 を出射するものに相当して 、る。
[0026] たとえば、位相差 0の液晶素子 20ρに一定レベルの電圧を印加すると、この液晶素 子 20ρがオンモードとなって入射角 Θ iに等しい反射角 Θ 0で位相差 0の光が所定の 方向に反射し、液晶素子 20pに電圧が印加されないと、当該液晶素子 20pがオフモ ードとなって遮光するために反射光が生じない。同様に、位相差 πの液晶素子 20ρ' に一定レベルの電圧を印加すると、この液晶素子 20ρ 'がオンモードとなって入射角 Θ iに等しい反射角 Θ 0で位相差 πの光が所定の方向に反射し、液晶素子 20ρ'に電 圧が印加されないと、当該液晶素子 20ρ 'がオフモードとなって遮光するために反射 光が生じない。このような位相差 0の液晶素子 20ρと位相差 πの液晶素子 20ρ 'とは、 交互に列をなすように配列されて 、る。
[0027] 再び図 2に示すように、上記画素 20ρ, 20ρ 'をたとえば縦横 10 X 10ずつまとめた 単位区画がセル 20sとされ、駆動制御部 30は、セル 20sごとに位相差 0の液晶素子 2 Opおよび位相差 πの液晶素子 20ρ 'を制御している。具体的に位相変調を行う際に は、位相差 0および位相差 πの液晶素子 20ρ, 20ρ 'が全てオフモードで反射光が生 じない遮光タイプのセル 20s (ハッチングを付したセル 20sで示されるもの）、位相差 0 の画素 20pのみがオンモードで位相差 0の反射光が生じる 0タイプのセル 20s (0を付 したセル 20sで示されるもの）、位相差 πの画素 20ρ，のみがオンモードで位相差 π の反射光が生じる πタイプのセル 20s ( πを付したセル 20sで示されるもの）と!、つた 3 タイプが形成される。 0タイプおよび πタイプのセル 20sは、縦横に遮光タイプのセル 20sを挟んで 1つおきに形成される。このような 3タイプのセル 20sによって位相パター ンが形成され、たとえば 0タイプおよび πタイプのセル 20sの配置を変更するだけで 任意の位相パターンに変化させることができる。特に位相変調に適した位相パターン としては、図 2に一例として示すように、ウオルシュ 'アダマール変換の行列式に対応 するような位相パターンが形成される。
[0028] 図 3および図 4に示すように、光反射面 20Aに対する参照光の入射角は、第 4ビー ムスプリッタ 21の光反射面 21A (図 4参照）を微妙に調整するなどして Θ iとなってい る。この入射角 Θ iに対して参照光の反射角 Θ 0は、光反射面 20Aの法線 Lnを基準 に対称的な角をなし、入射角 Θ iと反射角 Θ 0とが等しくなつている。
[0029] 位相変調器 20から反射光として出射した参照光は、再び第 4ビームスプリッタ 21を 通ってこれを透過し、さらに対物レンズ 22で収束されてホログラム記録媒体 Bの照射 部位で信号光と重なるように照射される。このとき、ホログラム記録媒体 Bの照射部位 を変位させることなぐ信号光の画素パターンおよび参照光の位相パターンを変化さ せると、その照射部位には、画素パターンと位相パターンとの干渉具合に応じた各種 ページパターンのホログラムが多重記録される。これにより、機械的な駆動を伴わな い位相コード多重方式が実現されている。また、参照光は、全体として遮光タイプの セル 20sによって間引かれた位相パターンをなすため、遮光タイプ以外の πタイプあ るいは 0タイプのセル 20sに対応する個々の光線としては、ブラッグ角より比較的大き な入射角をもってホログラム記録媒体 Bに入射する。これにより、ページ単位に多重 記録されるホログラムのクロストークを低減することができる。
[0030] このような反射型の位相変調器 20によれば、単純に液晶素子 20ρ, 20ρ'をオン/ オフモードとするだけで参照光を所望とする位相パターンの光に変調することができ 、各液晶素子 20ρ, 20ρ'についての印加電圧の制御を容易に行うことができる。
[0031] 液晶素子 20ρ, 20ρ'を構成する強誘電性液晶分子は、一般的なネマティック液晶 分子に比べて応答速度が相当速い。そのため、位相パターンをより高速に切り替え ることができ、ひいてはホログラムのページ単位の記録速度をより高めることができる 。たとえば、従来のようにネマティック液晶分子による液晶デバイスを用いた場合、ぺ ージ記録速度としては、 lOOpagesZsec程度である。それに比べて本実施形態のよう に強誘電性液晶分子による液晶デバイスを用いた場合には、ページ記録速度が 10 OOpagesZsec程度となり、機械的な駆動を伴わな 、位相コード多重方式の利点をよ り高めることがでさる。 [0032] したがって、本実施形態のホログラム記録装置 Alによれば、位相コード多重方式 による位相変調のための構成や仕組みを簡単なものとし、ひ ヽてはホログラムの記録 速度を高めることができる。
[0033] 図 5および図 6は、本発明に係るホログラム記録装置の第 2実施形態を示している。
なお、本実施形態のホログラム記録装置も、全体的には図 1に示されるものと同様の 構成力もなる。以下に説明する実施形態につき、先述したものと同一または類似の構 成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。
[0034] 本実施形態のホログラム記録装置では、位相変調器 200がデフォーマブルミラー デバイスカゝらなる。この位相変調器 200は、基準となる光反射面 200Aの法線 Lnに 対し、それぞれ所定の傾き角士 φに変化させられる多数の可動反射素子 200pを有 し、これらの可動反射素子 200pが格子状に配列されている。可動反射素子 200pが 縦横に並ぶピッチ dは、たとえば 13. である。各可動反射素子 200pは、対角線 Ldに一致する回転軸をもち、この回転軸を中心にオン Zオフ制御によって傾き角 + Φ /- に振られる。各可動反射素子 200pの傾き角 φは、たとえば 12° 程度であ る。
[0035] たとえば、図 5に実線で示すように可動反射素子 200pがオンモードとされ、この可 動反射素子 200pに光反射面 200Aに対する入射角 Θ iで参照光が入射すると、参 照光が可動反射素子 200pの傾き角 φに応じて反射し、光反射面 200Aに対して出 射角 Θ 0となる方向に参照光が出射する。一方、同図に仮想線で示すようにオフモー ドの可動反射素子 200pでは、この可動反射素子 200pに入射した参照光が白抜き の矢印で示される方向（出射角 Θ 0の方向とは異なる一定の方向）に出射する。可動 反射素子 200pについても、たとえば縦横 10 X 10ずつまとめた単位区画がセルとさ れている（図示略)。
[0036] このような可動反射素子 200pからなる位相変調器 200では、光反射面 200Aに対 する参照光の入射角 Θ iや素子間のピッチ dなどを適切に設計することで位相差が付 けられるようになっており、位相パターンとしては、図 2に示すものと同様にセルを単 位とした位相パターンが形成されるようになっている。具体的に、位相差 0の可動反 射素子 200pと位相差 πの可動反射素子 200pとは、下記の条件式を満たすことで 交互に列をなすようになっている。なお、光源から出射する光の波長をえ、可動反射 素子 200p間のピッチを d、 mを整数とする。
[0037] [数 3]
Figure imgf000011_0001
[0038] ここで、可動反射素子 200pの傾き角 φならびに入射角 Θ iおよび出射角 Θ 0との間 には、次の関係式が成立する。 θ ϊ+ θ ο= 2
[0039] たとえば緑色光を発する光源を用い、 λ =0. 532 ^ πι, d= 13. 7 μ ιη、 φ = 12° とした場合、 m= 7となるように調整したときの入射角 0 iは、 19. 27° 程度であり、出 射角 Θ 0は、 4. 73° 程度である。すなわち、光反射面 200Aに対して入射角 Θ iで入 射した参照光は、オンモードの可動反射素子 200pで反射して出射角が Θ 0となる方 向に出射し、図 5に一例として示すように対角線 Ldと直交する方向（図面では縦方向 )に沿って見ると、位相差 0の可動反射素子 200pと位相差 πの可動反射素子 200p とが交互に列をなすように生じる。このような位相差 0の可動反射素子 200pのみをォ ンモードとすることで 0タイプのセルが形成され、位相差 πの可動反射素子 200pの みをオンモードとすることで πタイプのセルが形成される。位相差 0および位相差 π の可動反射素子 200ρを全てオフモードにすると、遮光タイプのセルが形成される。
[0040] なお、たとえば青色光を発する光源を用い、 λ =0. 405 mとしてそれ以外は上 記と同様な条件とした場合、図 7に一例として示すように、 m= 9に調整したときの入 射角 Θ iは、 28. 96° 程度であり、出射角 Θ 0は、 4. 96° (光反射面 200Aの法線 Lnを対称軸として入射角 0 iとは反対側)程度となる。
[0041] 位相変調器 200から出射角が Θ 0の反射光として出射した参照光は、再び第 4ビー ムスプリッタ 21を通ってこれを透過し、先述した実施形態と同様にホログラム記録媒 体に照射される。
[0042] このような可動反射素子 200pからなる位相変調器 200によっても、単純に可動反 射素子 200pをオン Zオフモードとするだけで参照光を所望とする位相パターンの光 に変調することができ、各可動反射素子 200pについてオンオフさせる制御を容易に 行うことができる。
[0043] 可動反射素子 200pは、機械的に駆動されるものの超小型であるため、強誘電性 液晶分子などと比べて応答速度が極めて速い。そのため、位相パターンを先述した 実施形態によるものよりも高速に切り替えることができ、ひいてはホログラムのページ 単位の記録速度をより高めることができる。たとえば、本実施形態の位相変調器 200 を用いたホログラム記録装置のページ記録速度としては、 7000pagesZsec程度であ り、位相コード多重方式の利点をより一層高めることができる。
[0044] したがって、本実施形態の位相変調器 200を備えたホログラム記録装置によっても 、位相コード多重方式による位相変調のための構成や仕組みを簡単なものとし、ひ Vヽてはホログラムの記録速度を高めることができる。
[0045] 図 8は、本発明に係るホログラム記録装置の第 3実施形態を示している。本実施形 態のホログラム記録装置 A3は、位相変調器 20'として強誘電性液晶分子をもつ透過 型の液晶デバイスを用いたものであり、基本的には図 1に示される第 1実施形態と同 様の構成からなる。位相変調器 20'を透過した参照光は、反射板 11Cを介して対物 レンズ 22へと導かれるように構成されている。特に図示しないが、このような透過型の 液晶デバイスカゝらなる位相変調器 20'も、位相差 0の液晶素子と位相差 πの液晶素 子とが交互に配列されるように位相膜が設けられており、基本的な動作原理としては 、参照光が透過する際に位相差が付与されるようになっている。それ以外の点では、 先述した第 1実施形態によるものと同様の動作原理で位相パターンが形成されるよう になっている。したがって、本実施形態のホログラム記録装置 A3によっても、第 1実 施形態によるものと同様の効果を得ることができる。
[0046] 図 9および図 10は、本発明に係るホログラム記録装置の第 4実施形態を示している 。本実施形態のホログラム記録装置 Α4は、光源 コリメータレンズ 2、光源 1からの ほぼ全ての光が入射される空間光変調器 50、第 1のリレーレンズ 40, 41、記録再生 用のビームスプリッタ 6および対物レンズ 7、第 2のリレーレンズ 80, 81、再生光分離 用のビームスプリッタ 8、再生用の受光センサ 9、サーボ用の集光レンズ 10Aおよび 受光センサ 10、ならびに空間光変調器 50を制御する駆動制御部 300を有して構成 されている。
[0047] 光源 1から出射したレーザ光は、コリメータレンズ 2で平行光に変換され、コリメータ レンズ 2から出射した平行光は、ほぼ全部が空間光変調器 50に入射する。空間光変 調器 50は、第 2実施形態による位相変調器 200と同様の構成カゝらなり、多数の可動 反射素子 50pを備えたデフォーマブルミラーデバイス力もなるものである。この空間 光変調器 50は、部分的に光位相変調手段として機能するように構成されている。
[0048] 図 10に示すように、空間光変調器 50においては、入射した一部の光を記録情報 に応じた画素パターンの光に変調し、これを信号光として出射する第 1光変調領域 5 1Aと、入射したその余の光を所望とする位相パターン Pの光に位相変調し、これを参 照光として出射する第 2光変調領域 51Bとが設けられている。信号光および参照光 は、同一の光路に沿って第 1のリレーレンズ 40, 41へと導かれ、さらにビームスプリツ タ 6および対物レンズ 7を経てホログラム記録媒体 Bの所定部位にぉ 、て互いに重な るように照射される。
[0049] 図 10に示す一例では、第 1光変調領域 51Aが光反射面 50Aの中央部に設けられ 、第 2光変調領域 51Bが上記中央部の外方となる周部に設けられている。なお、他 の例としては、上記とは逆に第 2光変調領域を光反射面の中央部に設け、第 1光変 調領域を中央部の外方となる周部に設けてもよいし、あるいは例えば光反射面の片 側半分を第 1光変調領域とし、もう一方の片側半分を第 2光変調領域としてもよい。こ のような第 2光変調領域 51Bにおいては、先述した第 2実施形態の位相変調器 200 と同様の設計条件および動作原理によって太枠で示す位相パターン Pが形成される ようになつている。そのため、空間光変調器 50は、信号光および参照光を対物レンズ 7やホログラム記録媒体 Bに対して垂直に入射させるように、これらに対して所定角度 傾けて設置されている。また、再生用の受光センサ 9も、空間光変調器 50の傾き度 合!ヽに応じて正 U、像を捉えるように所定角度傾けて設置されて 、る。駆動制御部 3 00は、第 1光変調領域 51Aの可動反射素子 50pについては所望とする画素パター ンの信号光を生成するように制御し、第 2光変調領域 51Bの可動反射素子 50pにつ Vヽては所望とする位相パターンの参照光を生成するように制御して 、る。
[0050] このように空間光変調器 50の光反射面 50Aを第 1光変調領域 51Aと第 2光変調領 域 51Bとに分け、一方の第 2光変調領域 51Bによって所望とする位相パターンの参 照光を生成するようにしても、単純に可動反射素子 50pをオン Zオフモードとするだ けで所望とする位相パターンの参照光に変調することができ、各可動反射素子 50p についてオンオフさせる制御を容易に行うことができる。したがって、本実施形態の位 相変調器 50を備えたホログラム記録装置 A4によっても、位相コード多重方式による 位相変調のための構成や仕組みを簡単なものとし、ひ ヽてはホログラムの記録速度 を高めることができる。
[0051] 特に、本実施形態によれば、 1つの空間光変調器 50で所望とする画素パターンの 信号光と位相パターンの参照光とを生成するようにして 、るので、光学系の簡素化に より装置の小型化やコストダウンを容易に図ることができる。
[0052] なお、空間光変調器としては、第 1光変調領域と第 2光変調領域とに分けられた液 晶デバイスでもよい。
[0053] 図 11は、本発明に係るホログラム記録装置の第 5実施形態を示して 、る。本実施 形態のホログラム記録装置 A5は、基本的には第 4実施形態によるものと同様の構成 からなり、この第 4実施形態によるものと異なる構成としては、再生光分離用のビーム スプリッタ 8と再生用の受光センサ 9との間に光路調整素子としてのプリズム 90が設け られている。このプリズム 90によれば、空間光変調器 50の傾き度合いに応じて正し い像を捉えるように再生光を所定角度屈折させながら受光センサ 9に導くため、受光 センサ 9の受光面を信号光や参照光の光軸方向と垂直となるように設置することがで きる。このような第 5実施形態のホログラム記録装置 A5によっても、第 4実施形態によ るものと同様の効果を得ることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 光源から出射したコヒーレントな光を信号光と参照光とに分離し、一方の信号光を 空間光変調器で変調してホログラム記録媒体に照射するとともに、他方の参照光を 上記ホログラム記録媒体に向けて上記信号光と重なるように照射することにより、当 該ホログラム記録媒体にホログラムを記録するホログラム記録装置であって、 上記参照光を上記ホログラム記録媒体に向力う所定の方向に透過もしくは反射す るオンモードと、上記所定の方向外に導くか若しくは遮光するオフモードと!/、つた 2つ の状態をとりうる複数の光学素子を有し、これらの光学素子ごとに所定の位相差が生 じる光位相変調手段と、
上記光学素子ごとにオンモードあるいはオフモードとなるように制御し、上記参照光 を所定の位相パターンをなす光に変調させる位相変調制御手段と、
を備えていることを特徴とする、ホログラム記録装置。
[2] 光源から出射したコヒーレントな光の一部を信号光に変調し、この信号光をホロダラ ム記録媒体に向けて出射する第 1光変調領域と、上記光源力 出射したその余の光 を参照光に変調し、この参照光を上記信号光と同一の光路に沿うように出射する第 2 光変調領域とを有する空間光変調器を備え、上記参照光を上記ホログラム記録媒体 に向けて上記信号光と重なるように照射することにより、当該ホログラム記録媒体にホ ログラムを記録するホログラム記録装置であって、
上記第 2光変調領域は、上記参照光を上記ホログラム記録媒体に向かう所定の方 向に透過もしくは反射するオンモードと、上記所定の方向外に導くか若しくは遮光す るオフモードといった 2つの状態をとりうる複数の光学素子力もなり、これらの光学素 子ごとに所定の位相差が生じるように構成されており、かつ、
上記光学素子ごとにオンモードあるいはオフモードとなるように制御し、上記参照光 を所定の位相パターンをなす光に変調させる位相変調制御手段を備えていることを 特徴とする、ホログラム記録装置。
[3] 上記複数の光学素子は、上記所定の位相差として位相差 0になるものと位相差 π になるものとが交互に並ぶように配列されている、請求項 1または 2に記載のホロダラ ム記録装置。
[4] 上記位相変調制御手段は、上記光学素子を所定数ずつまとめたセルごとに、位相 差 0および位相差 πの光学素子の少なくともいずれか一方がオフモードとなるように 制御して 、る、請求項 3に記載のホログラム記録装置。
[5] 上記所定の位相パターンは、上記セルの所定数おきに位相差 0または πの光が生 じたものである、請求項 4に記載のホログラム記録装置。
[6] 上記所定の位相パターンは、ウオルシュ 'アダマール変換の行列パターンに対応し ている、請求項 5に記載のホログラム記録装置。
[7] 上記複数の光学素子は、交互に厚みが異なる複数の液晶素子力 なる、請求項 1 な！、し 6の!、ずれかに記載のホログラム記録装置。
[8] 上記複数の光学素子は、全体として光反射面を形成する一方、個々にオンモード あるいはオフモードになると、上記光反射面に対して所定の傾き角をなす複数の可 動反射素子力もなる、請求項 1ないし 6のいずれかに記載のホログラム記録装置。
[9] 上記複数の可動反射素子は、互いに隣り合うピッチを d、上記光反射面に対する所 定の傾き角を Φ、上記光反射面に対する光の入射角および反射角を Θ iおよび Θ 0、 光の波長をえ、ならびに整数を mとすると、下記式の条件を満たすように構成されて いる、請求項 8に記載のホログラム記録装置。
[数 1]
— ά · (δϊη θ ϊ + είη θ o) m +— λ
2 2
[数 2] θ ϊ+ θ ο= 2 φ
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