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JP2004198816A - Hologram recording method, hologram recording device, hologram reproducing device, and hologram reproducing method - Google Patents

Hologram recording method, hologram recording device, hologram reproducing device, and hologram reproducing method Download PDF

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JP2004198816A
JP2004198816A JP2002368500A JP2002368500A JP2004198816A JP 2004198816 A JP2004198816 A JP 2004198816A JP 2002368500 A JP2002368500 A JP 2002368500A JP 2002368500 A JP2002368500 A JP 2002368500A JP 2004198816 A JP2004198816 A JP 2004198816A
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JP
Japan
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light
recording medium
hologram
lens
recording
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002368500A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Yoshikawa
博 吉川
Ikutake Yagi
生剛 八木
Yasuko Ando
康子 安藤
Masahiro Ueno
雅浩 上野
Masakatsu Senda
正勝 千田
Nobuo Amano
宣夫 天野
Takanari Tanabe
隆也 田辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/16Processes or apparatus for producing holograms using Fourier transform

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  • Mathematical Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hologram recording method, a hologram recording device, a hologram reproducing device, and a hologram reproducing method, which can efficiently use the dynamic range of a recording medium, in performing the hologram recording. <P>SOLUTION: When an object light 5 is incident on a 2-dimensional optical space modulator 6, it is optically transformed into a 2-dimensionally modulated object light 51, according to recording information. The 2-dimensionally modulated object light 51 is optically Fourier transformed by a lens 7, in which the 2-dimensional Fourier transformed image is projected on a mask 10 having the shape in which a material reflecting or absorbing the light is distributed in a 2-dimensional plane. The object light 51 is transformed into a new object light 52 not including a specified spatial frequency component of the original object light, by the mask 10. The recording medium 8 is irradiated with the new object light 52 and a reference light 4, and interference fringes of both of the two are formed on the recording medium 8, to be recorded as the hologram (interference fringes). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録媒体に記録する一方、該記録媒体に参照光を照射して、該記録媒体に記録された干渉縞により回折された再生光を取り出すホログラム記録方法、ホログラム記録装置、ホログラム再生装置およびホログラム再生方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録媒体に記録する一方、該記録媒体に参照光を照射して、該記録媒体に記録された干渉縞により回折された再生光を取り出すホログラム記録再生方法がある(例えば、非特許文献1参照)。以下に従来技術によるホログラム記録再生方法を説明する。図51は、従来技術によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。図において、2001はレーザ光源、2002はレーザ光を平行光にするコリメータ、2003は偏光の方向により光を分離する偏光ビームスプリッタ(以下、PBS)、2005は凸レンズ、2006は波面を記録する媒体、2007は凸レンズ、2008は光を変調する空間光変調器(以下、SLM)、2009は最終的に光学系から出てきた信号をとらえる光検出器、2011はミラー、2018は凸レンズである。
【0003】
次に、図52は、上記従来技術によるホログラム記録再生装置の記録時の動作を説明するための模式図である。レーザ光源2001から出射したレーザ光は、コリメータ2002で平行光に整えられ、PBS2003に対してP方位の光はPBS2003を通過し、SLM2008へ入射する。光はSLM2008を透過するとともに変調される。この時、SLM2008の出射側に設けられている偏光子の偏光方位に従って、SLM2008から出射する光は、PBS2003に対してS方位の偏光面を持つ。SLM2008から出射した光は、レンズ2005に入射する。レンズ2005を通った光は集光され、物体光として2006媒体に至る。
【0004】
一方、コリメータ2002から出射した平行光で、PBS2003に対してS方位の光は、PBS2003でミラー方向2011に反射される。この反射された光は、ミラー2011でさらに反射されてレンズ2018に入射する。レンズ2018を通った光は、集光され、参照光として媒体2006に至る。媒体2006内では、レンズ2005から来た物体光とレンズ2018から来た参照光とが干渉し、その強度分布が媒体に記録される。
【0005】
次に、図53は、上記従来技術によるホログラム記録再生装置の再生時の動作を説明するための模式図である。レーザ光源2001から出射したレーザ光は、コリメータ2002で平行光に整えられ、PBS2003に対してS方位の光は、PBS2003でミラー2011の方向に反射される。この反射された光は、ミラー2011でさらに反射されてレンズ2018に入射する。レンズ2018を通った光は、集光され、参照光として媒体2006に至る。
【0006】
媒体2006では、記録された強度分布に従って光が散乱し、その一部はレンズ2007を通って光検出器2009に至り、受光面上に、記録時にSLM2008で変調されたものと同一の像が結像する。この結像した像の強度分布を信号として光検出器2009から取り出す。
【0007】
【非特許文献1】
辻内順平著、「物理学選書22 ホログラフィー」、裳華房、1997年、p.26−27
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、記録媒体に光が照射されたとき、光に反応することのできる総量(以下、ダイナミックレンジ)は、一般的に限られている。そのため、ホログラム記録において、記録媒体により多くの情報を記録すること、即ち多重度(記録容量)を向上させるためには、限られたダイナミックレンジを可能な限り有効に活用することが望ましい。具体的には、記録媒体に情報を記録するために必要な1回分の露光量(1回の物体光および参照光の光照射光景)をなるべく小さく抑えることが要求される。
【0009】
2次元空間光変調器を用いてフーリエ変換ホログラムを記録する際、2次元空間光変調器によって光学的に変調され、レンズによってフーリエ変換された物体光のフーリエ変換像については、その強度分布は高周波数成分よりもDC(直流)成分の方が2桁以上強いことが多い。
【0010】
そのため、従来技術のように、物体光のフーリエ変換像の空間周波数成分(スペクトル成分)を全て記録媒体に露光し、干渉縞として記録しておく方法では、参照光の照射光強度を物体光のフーリエ変換像のDC成分の光強度に応じて強める必要がある。しかし、実際にはフーリエ変換像のDC成分および低周波数成分の分布範囲は、光軸上の中心近傍に強く分布するため、物体光のDC成分および低周波数成分が存在しない範囲、即ち高周波数成分のみが分布する範囲においては、必要以上の光を記録媒体上に照射していることになり、結果的に記録媒体のダイナミックレンジを多めに消費してしまうという問題がある。
【0011】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、ホログラム記録を行う際に、記録媒体のダイナミックレンジをより有効に用いることができるホログラム記録方法、ホログラム記録装置、ホログラム再生装置およびホログラム再生方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上述した問題点を解決するために、請求項1記載の発明では、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録するホログラム記録方法であって、前記物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を除去して新物体光を生成し、前記新物体光と前記参照光とを記録媒体に照射し、双方の干渉によって生じる光強度分布を前記記録媒体中に記録することを特徴とする。
【0013】
また、請求項2記載の発明では、請求項1記載のホログラム記録方法において、前記新物体光は、前記物体光の光学フーリエ変換像のDC成分の一部もしくは全部を除去して生成されることを特徴とする。
【0014】
また、請求項3記載の発明では、請求項1記載のホログラム記録方法において、前記新物体光は、前記物体光の光学フーリエ変換像の高周波数成分の一部もしくは全部を除去して生成されることを特徴とする。
【0015】
また、上述した問題点を解決するために、請求項4記載の発明では、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録するホログラム記録方法であって、前記物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部もしくは全部を除去して新物体光を生成し、除去された成分を新参照光として、前記新物体光とともに記録媒体に照射し、双方の干渉によって生じる光強度分布を前記記録媒体中に記録することを特徴とする。
【0016】
また、請求項5記載の発明では、請求項4記載のホログラム記録方法において、前記新参照光は、前記物体光の光学フーリエ変換像のDC成分であることを特徴とする。
【0017】
また、請求項6記載の発明では、請求項4記載のホログラム記録方法において、前記新参照光は、前記物体光の光学フーリエ変換像の高周波数成分であることを特徴とする。
【0018】
また、上述した問題点を解決するために、請求項7記載の発明では、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録するホログラム記録装置であって、少なくとも1つの平行光を出射する光源と、前記光源からの平行光を参照光と物体光とに分離する分離手段と、前記物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を除去して新物体光を生成するマスク手段と、前記新物体光と前記参照光とが同時に照射され、双方の干渉によって生じる光強度分布が干渉縞として記録される記録媒体とを具備することを特徴とする。
【0019】
また、上述した問題点を解決するために、請求項8記載の発明では、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録するホログラム記録装置であって、平行光を出射する光源と、前記光源から出射した平行光から得られる参照光より作られた平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、前記空間光変調器によって生成された物体光と前記光源から出射した平行光から得られる参照光とが同一光軸上で干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体とを具備することを特徴とする。
【0020】
また、上述した問題点を解決するために、請求項9記載の発明では、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を記録するホログラム記録装置であって、平行光を出射する光源と、前記光源から出射された平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、前記空間光変調器によって生成された物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を参照光とする参照光生成手段と、前記空間光変調器によって生成された物体光と前記参照光生成手段によって生成された参照光とが同一光軸上で干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体とを具備することを特徴とする。
【0021】
また、請求項10記載の発明では、請求項9記載のホログラム記録装置において、前記参照光生成手段は、前記空間光変調器によって生成された物体光から空間周波数の低い成分を前記参照光として取り出す反射体であることを生成することを特徴とする。
【0022】
また、請求項11記載の発明では、請求項9記載のホログラム記録装置において、前記参照光生成手段は、前記空間光変調器により生成された物体光から空間周波数の低い成分を透過するスリットと、前記スリットからの透過光を参照光として前記記録媒体に照射する反射体とからなることを生成することを特徴とする。
【0023】
また、上述した問題点を解決するために、請求項12記載の発明では、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を記録するホログラム記録装置であって、平行光を出射する光源と、前記光源から出射した平行光から得られる参照光を異なる光路上に導く第1の光学手段と、前記第1の光学手段からの参照光を反射して平行光とする反射体と、前記反射体からの平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、前記空間光変調器からの物体光を異なる光路上に導く第2の光学手段と、前記第1の光学手段からの参照光と前記第2の光学手段からの物体光とが干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体とを具備することを特徴とする。
【0024】
また、上述した問題点を解決するために、請求項13記載の発明では、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を記録するホログラム記録装置であって、平行光を出射する光源と、前記光源から出射された平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、前記空間光変調器から出射した物体光を異なる光路上に導く第1の光学手段と、前記第1の光学手段からの物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を参照光とする参照光生成手段と、前記参照光生成手段からの参照光を反射して光路を変える反射体と、前記反射体からの参照光を異なる光路上に導く第2の光学手段と、前記第1の光学手段からの物体光と前記第2の光学手段からの参照光とが干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体とを具備することを特徴とする。
【0025】
また、請求項14記載の発明では、請求項13記載のホログラム記録装置において、前記参照光生成手段は、前記空間光変調器により生成された物体光から空間周波数の低い成分を透過するスリットと、前記スリットからの透過光を参照光として前記記録媒体に照射する反射体とからなることを生成することを特徴とする。
【0026】
また、請求項15記載の発明では、請求項13記載のホログラム記録装置において、前記参照光生成手段は、前記空間光変調器によって生成された物体光から空間周波数の低い成分を前記参照光として取り出す反射体であることを生成することを特徴とする。
【0027】
また、上述した問題点を解決するために、請求項16記載の発明では、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を記録するホログラム記録装置であって、平行光を出射する光源と、前記光源から出射した平行光の一部を遮蔽する遮蔽板と、前記遮蔽板に遮蔽されずに進行してくる平行光から得られる参照光を反射して光路を変える反射体と、前記反射体からの参照光から得られる平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、前記空間光変調器からの物体光を、前記参照光とは異なる光路上に導く光学手段と、前記遮蔽板に遮蔽されずに進行してくる平行光から得られる参照光と前記光学手段からの物体光とが干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体とを具備することを特徴とする。
【0028】
また、上述した問題点を解決するために、請求項17記載の発明では、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を記録するホログラム記録装置であって、平行光を出射する光源と、前記光源から出射した平行光の一部を遮蔽する遮蔽板と、前記遮蔽板に遮蔽されずに進行してくる平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、前記空間光変調器によって生成された物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を参照光とする参照光生成手段と、前記参照光を反射して光路を変える反射体と、前記空間光変調器によって生成された物体光と前記反射体からの参照光とが干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体とを具備することを特徴とする。
【0029】
また、請求項18記載の発明では、請求項17記載のホログラム記録装置において、前記遮蔽手段は、前記光源から出射した平行光の中央部を遮蔽することを生成することを特徴とする。
【0030】
また、請求項19記載の発明では、請求項17記載のホログラム記録装置において、前記遮蔽手段は、前記光源から出射した平行光の周辺部を遮蔽することを特徴とする。
【0031】
また、上述した問題点を解決するために、請求項20記載の発明では、光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生装置であって、少なくとも1つの平行光を出射する光源と、前記光源からの平行光を参照光として前記記録媒体に照射する光学手段と、前記光学手段によって前記参照光が前記記録媒体に照射されることにより、前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出する光検出手段とを具備することを特徴とする。
【0032】
また、請求項21記載の発明では、請求項20記載のホログラム記録方法において、前記参照光は、前記光源から出射された平行光の光学フーリエ変換像のDC成分の一部もしくは全部からなることを特徴とする。
【0033】
また、請求項22記載の発明では、請求項20記載のホログラム記録方法において、前記参照光は、前記光源から出射された平行光の光学フーリエ変換像の高周波数成分の一部もしくは全部からなることを特徴とする。
【0034】
また、上述した問題点を解決するために、請求項23記載の発明では、光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生装置であって、少なくとも1つの平行光を出射する光源と、前記光源から出射される平行光から得られる参照光を前記記録媒体に照射することにより、前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出する光検出手段と、前記参照光と前記再生光との波面を同一光軸上で調整する光学手段とを具備することを特徴とする。
【0035】
また、上述した問題点を解決するために、請求項24記載の発明では、光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生装置であって、少なくとも1つの平行光を出射する光源と、前記光源から出射される平行光から得られる参照光を前記記録媒体に照射することにより、前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出する光検出手段と、前記参照光と前記再生光との波面を異なる光路上で調整する光学手段とを具備することを特徴とする。
【0036】
また、上述した問題点を解決するために、請求項25記載の発明では、光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生方法であって、光源から出射される少なくとも1つの平行光を参照光として前記記録媒体に照射し、前記参照光が前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出することを特徴とする。
【0037】
また、請求項26記載の発明では、請求項25記載のホログラム再生方法において、前記参照光は、前記光源から出射された平行光の光学フーリエ変換像のDC成分の一部もしくは全部からなることを特徴とする。
【0038】
また、請求項27記載の発明では、請求項25記載のホログラム再生方法において、前記参照光は、前記光源から出射された平行光の光学フーリエ変換像の高周波数成分の一部もしくは全部からなることを特徴とする。
【0039】
また、上述した問題点を解決するために、請求項28記載の発明では、光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生方法であって、光源から出射される少なくとも1つの平行光から得られる参照光を前記記録媒体に照射することにより、前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出する際、前記参照光と前記再生光との波面を同一光軸上で調整することを特徴とする。
【0040】
また、上述した問題点を解決するために、請求項29記載の発明では、光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生方法であって、光源から出射される少なくとも1つの平行光から得られる参照光を前記記録媒体に照射することにより、前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出する際に、前記参照光と前記記再生光との波面を異なる光路上で調整することを特徴とする。
【0041】
この発明では、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録する際に、前記物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を除去して新物体光を生成し、前記新物体光と前記参照光とを記録媒体に照射し、双方の干渉によって生じる光強度分布を前記記録媒体中に記録する。したがって、記録媒体に情報の記録に寄与しない光が照射されることを防ぐことが可能になり、記録媒体のダイナミックレンジを有効に活用するホログラム記録が可能になる。
【0042】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【0043】
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。図において、焦点距離fのレンズ7の前焦点近傍には、2次元光空間変調器6が設けられており、後焦点近傍には、マスク10およびこれを保持し、光を透過させるガラス板11が設けられている。記録媒体8は、マスク10の直後に配置されている。本第1実施形態では、マスク10を保持するためにガラス板11を用いた例を説明するが、この材質は特にガラスに限定されものではなく、光を透過させるものならばよい。また、本第1実施形態では、説明のためマスク10の2次元パターンの断面形状を3角形で記してあるが、2次元パターンの断面形状は、この他にも長方形、台形の形状であっても、その効果に代わりはない。
【0044】
2次元光空間変調器6としては、透過型もしくは反射型の液晶素子、あるいはMEMS等のシリコンプロセスによって作製される微小な反射鏡の集合体であるDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)を用いる方法がある。
【0045】
マスク10については、ガラス基板11上に反射率の高い金属薄膜を特定の2次元パターン状に分布させた構造をしている。その製法としては、スパッタ装置などを用いて、クローム、アルミニウム、銀、金、ニッケル等の反射率の高い金属をガラス基板上に一様に蒸着させてから、これをエッチングなどの手法により、光を透過させる2次元パターン状に形成する方法が安価であり、かつ簡便である。あるいは、反射率の高い金属薄膜の代わりに、炭素薄膜などの光学吸収材料あるいは光学散乱材料を用いることで、実効的に物体光の一部を光学的に切り出すことも可能である。
【0046】
次に、本第1実施形態によるホログラム記録動作を、図1を参照して説明する。記録情報に対応して、2次元光空間変調器6を構成する個々のピクセルの透過率、もしくは反射率、あるいはその偏光方向が制御されるため、物体光5が2次元光空間変調器6に入射すると、記録情報に対応して光学的に2次元変調された物体光51に変換される。
【0047】
この2次元変調された物体光51は、レンズ7によって光学的にフーリエ変換され、その2次元フーリエ変換像は、レンズ7の後焦点近傍に配置されたマスク10上に投影される。マスク10は、前述したように、予め光を反射する材料、あるいは吸収する材料を2次元面内に分布させた形状としている。このため、物体光51の2次元フーリエ変換成分のうち、マスクの存在する領域に投影されたものについては、反射もしくは吸収されてしまう。
【0048】
ゆえに、新物体光52は、物体光51のフーリエ変換像の成分のうち、マスク10を透過してくる成分だけで構成される。即ち、マスク10に特定の2次元パターンを用いることで、物体光51のフーリエ変換成分のうち、一部の特定の空間周波数成分だけを透過させることが可能になる。即ち、マスク10によって物体光51は、元の物体光の特定の空間周波数成分を含まない新しい物体光52に変換される。新しい物体光52は、マスクの直後に配置してある記録媒体8に照射される。
【0049】
一方、記録媒体8には、同時に参照光4も照射されるため、記録媒体上に両者の干渉縞が形成されことになり、記録媒体中に情報がホログラム(干渉縞)として記録されることになる。
【0050】
参照光4と新物体光52とが同時に露光した領域のみが、記録媒体8に情報をホログラムとして記録するのに有効であるため、マスク10の2次元パターンとしては、新物体光52の投影パターンと参照光4の投影パターンとを、ほぼ合致するような形状にすることが望ましい。
【0051】
上述したように、本第1実施形態では、マスク10を挿入することで、物体光51の一部を切り出し、新たな物体光52を生成し、これと参照光4とを同時に記録媒体8に照射し、両者の干渉によって生じる光強度分布を記録媒体8に記録することで、記録媒体8に情報の記録に寄与しない光が照射されることを防ぐことが可能になり、記録媒体のダイナミックレンジを有効に活用するホログラム記録が可能になる。
【0052】
本発明においては、物体光の一部を切り出すことを特徴とするため、参照光4には何ら制限を設けていない。よって、本発明の第1実施形態では、参照光4として球面波もしくは位相変調参照波などを用いることが可能である。このため、本発明は、角度多重方式、シフト多重方式、位相多重方式、波長多重方式の各多重記録方式に適用することができる。
【0053】
次に、図2は、本第1実施形態によるホログラム記録方法の全体構成の一例を示すブロック図である。図において、光源からきた平行光1は、ビームスプリッタ3によって、参照光4と物体光5とに分離される。物体光5は、2次元光空間変調器6によって、記録したい2次元情報に対応した2次元変調光に変換される。そして、レンズ7によって後焦面の位置に前述した物体光51の2次元変調光のフーリエ変換像が形成される。
【0054】
次に、図3は、本第1実施形態によるホログラム再生方法を説明するための模式図である。ホログラム再生では、参照光4のみを入射させることで行う。記録媒体8の後方にはレンズ7および2次元光検出器を配置してあり、参照光4が記録媒体8に照射されると、参照光4は、記録媒体8上に記録されたフーリエ変換ホログラムによって回折され、レンズ7を介して、2次元光検出器の上に2次元変調光として投影される。この2次元変調光を変換して記録情報の再生を行う。
【0055】
〔第2実施形態〕
次に、図4は、本発明の第2実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。図において、焦点距離fのレンズ7の前焦点近傍には、2次元光空間変調器6が設けられており、後焦点近傍には、マスク10およびこれを保持し、光を透過させるガラス板11が設けられている。記録媒体8は、マスク10の直後に配置されている。本第2実施形態では、マスク10を保持するために、ガラス板11を用いた例を説明するが、この材質は特にガラスに限定されものではなく、光を透過させるものならばよい。また、本第2実施形態では、説明のため、マスク10の2次元パターンの断面形状を長方形で記してあるが、2次元パターンの断面形状は、この他にも、3角形、台形の形状であっても、その効果に代わりはない。
【0056】
マスク10は、ガラス基板11上に反射率の高い金属薄膜を特定の2次元パターン状に分布させた構造をしている。その製法としては、スパッタ装置などを用いて、クローム、アルミニウム、銀、金、ニッケル等の反射率の高い金属をガラス基板上に一様に蒸着させてから、これをエッチングなどの手法により、光を透過させる2次元パターン状に形成する方法が安価であり、かつ簡便である。あるいは、反射率の高い金属薄膜の代わりに、炭素薄膜などの光学吸収材料あるいは光学散乱材料を用いることで実効的に物体光の一部を光学的に切り出すことも可能である。
【0057】
次に、本第2実施形態によるホログラム記録動作を、図4を参照して説明する。2次元光空間変調器6によって、記録情報に応じて光学的に2次元変調された物体光51は、レンズ7によりフーリエ変換され、そのフーリエ変換像がレンズ7の後焦点近傍の位置に投影される。今、2次元光空間変調器6によって表せることのできる最低空間周波数成分のうち、主要成分をDC成分とすると、レンズ7の光軸中心近くの後焦点近傍に、2次元光空間変調器6のフーリエ変換像のDC成分が投影されることになる。
【0058】
マスク10は、レンズ7による物体光51のフーリエ変換像に含まれているDC成分の2次元分布パターンが投影される位置にあり、マスク10を構成する遮光材料(反射材料、吸収材料、もしくは散乱材料)が上記DC成分と同じ2次元分布をもつ構造としている。
【0059】
例えば、2次元光空間変調器6は、N×N個の正方形のピクセルにより構成され、個々のピクセルの一辺の長さがdの場合、2次元光空間変調器6によって生成される2次元光変調信号のフーリエ変換像のDC成分の2次元分布範囲HDCの大きさは、HDC=λf/dNによって求められる。ここで、λはホログロラム記録に用いる光の波長であり、fはレンズ7の焦点距離である。前式に、λ=532nm、f=1cm,d=5μm、N=1000個をいれると、2次元光空間変調器6によって作り出されるフーリエ変換像のDC成分の2次元分布範囲の大きさは約1μmと見積もられる。
【0060】
よって、2次元変調された物体光51のフーリエ変換像のDC成分40が投影される後焦点面上の2次元分布範囲と一致するように、大きさ約1μmの光学遮光材料(反射、吸収もしくは散乱材料)をマスク10として2次元面内に分布させると、物体光51のフーリエ変換像から主要なDC成分のみを光学的に分離(遮光)することができる。このため、マスク10を透過することで物体光51は、元の物体光の主要なDC成分を含まない新しい物体光52に変換される。なお、マスク10の位置を物体光51のDC成分の投影位置に一致させる必要があるが、これはマスク10を保持しているガラス板11の設置位置を調整すること、あるいは物体光5がレンズ7に入射する方向もしくは角度を調整することで制御可能である。
【0061】
なお、このような微小な大きさのマスクを作製する精度、および遮光された領域の周縁部からの回折光による影響を考慮して、マスク10の大きさは、波長の数倍オーダまであることが望ましい。また、同マスク10の位置出し精度については、サブミクロン(0.1μm)オーダの精度が要求されることになる。
【0062】
さらに、2次元光空間変調器6に入力する信号に、バイポーラ方式あるいはダイコード方式などの3値の変調符号方式を用いれば、物体光51に含まれている主要なDC成分および低空間周波数成分を少なくすることが可能であり、結果的に後焦点面に投影される主要なDC成分および低空間周波数成分の光強度を低くすることができ、マスク10の遮光効果の向上、およびマスク10の加工精度および位置出し精度の緩和に有効である。
【0063】
図5は、本第2実施形態のマスク10を上から見た上面拡大図である。ここでは、物体光の光軸中心にマスク10を容易にアライメントできるように、マスク10の外側に目視確認が可能なアライメント用マーカ110を設けてある。アライメント用マーカ110としては、マスク10を中心に、フーリエ変換像の高周波数成分が分布する範囲の十分外側に、顕微鏡等で目視確認可能な十文字形状、四角形状、あるいは円形形状のパターン等を用いることが実用上有効である。これにより、主要DC成分のカット、および光軸に対して正確な位置出し制御を同時に行うことが可能になる。
【0064】
次に、図6は、本第2実施形態によるホログラム再生方法を説明するための模式図である。ホログラム再生では、参照光4のみを入射させることで行う。記録媒体8の後方にはレンズ7および2次元光検出器を配置してあり、参照光4が記録媒体8に照射されると、参照光4は、記録媒体8上に記録されたフーリエ変換ホログラムによって回折され、レンズ7を介して2次元光検出器の上に2次元変調光として投影される。この2次元変調光を変換して記録情報の再生を行う。
【0065】
上述したように、本第2実施形態では、2次元光空間変調器6によって表せることのできる最低空間周波数成分のうちの主要成分(DC成分)の分布範囲に光を反射、吸収もしくは散乱させる材料を分布したマスク10を配置することで、記録媒体8に照射される物体光5の光強度を低減抑制させた新しい物体光52を作り出すことができる。この新しい物体光52と参照光4とを同時に記録媒体8に照射し、両者の干渉によって生じる光強度分布を記録媒体8に記録することで、記録媒体8のダイナミックレンジをより効率的に使用するホログラム記録が可能になる。
【0066】
〔第3実施形態〕
次に、図7は、本発明の第3実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。図において、焦点距離fのレンズ7の前焦点近傍には、2次元光空間変調器6が設けられており、後焦点近傍には、マスク10およびこれを保持し、光を透過させるガラス板11が設けられている。記録媒体8は、マスク10の直後に配置されている。本第3実施形態では、マスク10を保持するために、ガラス板11を用いた例を説明するが、この材質は特にガラスに限定されものではなく、光を透過せるものならばよい。また、本第3実施形態では、説明のため、マスク10の2次元パターンの断面形状を長方形で記してあるが、2次元パターンの断面形状は、その他にも、3角形、台形の形状をしていてもその効果に代わりはない。
【0067】
2次元光空間変調器6によって、記録情報に応じて光学的に変調された物体光51は、レンズ7によりフーリエ変換され、そのフーリエ変換像がレンズ7の後焦点近傍に投影される。このフーリエ変換像には、2次元光空間変調器6によって表すことのできる高空間周波数成分、および2次元光空間変調器6の構造(ピクセルおよびそれを取り巻く領域の素子の形状と配置)を反映した高空間周波数成分60が含まれている。
【0068】
マスク10は、上記レンズ7による物体光51のフーリエ変換像に含まれている特定の高空間周波数成分が投影される位置に、遮光材料を2次元的に分布した構造としている。
【0069】
例えば、マスク10の遮光材料の2次元分布パターンと、2次元光空間変調器6の構造を反映した高空間周波数成分が投影される2次元分布パターンとが一致している場合、2次元光空間変調器6の構造を反映した高空間周波数成分は、マスク10により遮光されるため、記録媒体8に到達することができない。これにより、記録媒体8に照射される新しい物体光52からは、記録情報とは関係のない2次元光空間変調器6の構造に由来する高空間周波数成分60が除去されることになる。
【0070】
この新しい物体光52と参照光4との干渉によって生じる光強度分布を記録媒体8に記録することで、記録情報に直接関係のない光を物体光51から除去することできる。即ち、1回の露光で照射される光量を削減することが可能になり、結果的に記録媒体のダイナミックレンジをより効率的に使用するホログラム記録が可能になる。
【0071】
〔第4実施形態〕
次に、図8は、本発明の第4実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。図において、焦点距離fのレンズ7の前焦点近傍には、2次元光空間変調器6が設けられており、後焦点近傍には、反射マスク100およびこれを保持し、光を透過させるガラス板11が設けられている。また、2次元変調された物体光51を遮らないところに反射体20が設けてある。記録媒体8は、反射マスク100の直後に配置されている。本第4実施形態では、マスク10を保持するため、ガラス板11を用いた例を説明するが、この材質は特にガラスに限定されものではなく、光を透過させるものならばよい。また、本第4実施形態では、説明のため反射マスク100および反射体20の2次元パターンの断面形状を3角形で記してあるが、2次元パターンの断面形状は、この他にも長方形、台形の形状をしていてもその効果に代わりはない。
【0072】
2次元光空間変調器6としては、透過型もしくは反射型の液晶素子、あるいはMEMS等のシリコンプロセスによって作製される微小な反射鏡の集合体であるDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)を用いる方法がある。
【0073】
また、反射マスク100は、ガラス基板11上に反射率の高い金属薄膜を特定の2次元パターン状に分布させた構造をしている。その製法としては、スパッタ装置などを用いて、クローム、アルミニウム、銀、金、ニッケル等の反射率の高い金属をガラス基板上に一様に蒸着させてから、これをエッチングなどの手法により、光を透過させる2次元パターン状に形成する方法が安価であり、かつ簡便である。反射体20についても、反射マスク100と同様の素材および製造方法を用いるとよい。
【0074】
次に、本第4実施形態によるホログラム記録動作を、図8を参照して説明する。記録情報に対応して、2次元光空間変調餌6を構成する個々のピクセルの透過率、もしくは反射率、あるいはその偏光方向が制御されるため、物体光5が2次元光空間変調器6に入射すると、記録情報に対応して光学的に2次元変調された物体光51に変換される。
【0075】
この2次元変調された物体光51は、レンズ7によって光学的にフーリエ変換され、その2次元フーリエ変換像は、レンズ7の後焦点面近傍に配置された反射マスク100上に投影される。しかし、前述したように、反射マスク100は、予め光を反射する材料を2次元面内に分布させた形状をしているため、物体光51の2次元フーリエ変換成分のうち、反射材料の存在する領域に投影された光は、反射されてしまう。このため、新たな物体光52は、物体光51のフーリエ変換像の成分のうち、反射マスク100を透過してくる成分だけで構成される。
【0076】
これより、反射マスク100に特定の2次元パターンを用いることで、物体光51のフーリエ変換成分のうち、一部の特定の空間周波数成分だけを透過させることが可能になる。つまり、反射マスク100によって物体光51は、元の物体光の特定の空間周波数成分を含まない新しい物体光52に変換される。物体光52は、反射マスク100の直後に配置してある記録媒体8に照射される。
【0077】
一方、反射マスク100により反射された光の一部あるいは全部は、反射体20にあたって再び反射され、別な角度から記録媒体8上に照射される。即ち、元の物体光51から除去された成分の一部、あるいは全部が、参照光としての役割を果たすことになる。記録媒体8上には、新しい物体光52と、元の物体光51から一部除去された光41とが同時に照射され、両者の干渉縞が形成され、情報がホログラム(干渉縞)として記録される。
【0078】
上述したようにして、本第4実施形態では、反射マスク100によって反射された物体光の一部あるいは全部が反射体20によって再び反射され、別な角度から記録媒体8上に参照光41として照射されため、参照光と物体光を分離するためのバルクなビームスプリッタ等を必要としない。また、参照光41を記録媒体8の直前で物体光51から分離するので、参照光用光学系の簡素化が可能になる。さらには、物体光51の一部を参照光41として用いるため、記録装置の小型・省エネ化にも有効である。
【0079】
本発明においては、物体光の一部を切り出し、これが反射体20にあたって再び反射され、別な角度から記録媒体8上に参照光41として照射されるため、記録媒体8を移動させるシフト多重方式に適用できる。
【0080】
〔第5実施形態〕
図9は、本発明の第5実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。図において、焦点距離fのレンズ7の前焦点近傍には、2次元光空間変調器6が設けられており、後焦点近傍には、反射マスク100およびこれを保持し、光を透過させるガラス板11が設けられている。また、2次元変調された物体光51を遮らないところに反射体20が設けてある。記録媒体8は、レンズ7の後焦点近傍の位置に配置した反射マスク100の直後に配置されている。また、本第5実施形態では、説明のためマスク10の2次元パターンの断面形状を3角形で記してあるが、2次元パターンの断面形状は、この他にも長方形、台形の形状をしていてもその効果に代わりはない。
【0081】
反射マスク100は、DC成分の2次元分布パターンと同じ2次元分布パターンとなるように反射率の高い金属薄膜等を反射材料として分布させた構造を有している。その製法としては、スパック装置などを用いて、クローム、アルミニウム、銀、金、ニッケル等の反射率の高い金属をガラス基板上に一様に蒸着させてから、これをエッチングなどの手法により、光を反射させる2次元パターン状に形成する方法が安価であり、かつ簡便である。反射体20についても、反射マスク100と同様の素材および製造方法を用いるとよい。
【0082】
次に、本第5実施形態によるホログラム記録動作を、図9を参照して説明する。2次元光空間変調器6によって、記録情報に応じて光学的に変調された物体光51は、レンズ7によりフーリエ変換され、そのフーリエ変換像がレンズ7の後焦点近傍の位置に投影される。今、2次元光空間変調器6によって表せることのできる最低空間周波数成分のうち、主要成分をDC成分とすると、レンズ7の光軸中心近くの後焦点近傍に、2次元光空間変調器6のフーリエ変換像のDC成分が投影されることになる。
【0083】
記録情報に対応して、2次元光空間変調器6を構成する個々のピクセルの透過率、もしくは反射率、あるいはその偏光方向が制御されるため、物体光5が2次元光空間変調器6に入射すると、記録情報に対応して光学的に2次元変調された物体光51に変換される。この2次元変調された物体光51は、レンズ7によって光学的にフーリエ変換され、その2次元フーリエ変換像は、レンズ7の後焦点面近傍に配置された反射マスク100上に投影される。
【0084】
このとき、前述したように、反射マスク100は、予め光を反射する材料を2次元光空間変調器6のフーリエ変換像のDC成分の2次元分布パターンと同じ2次元分布パターンとなるように分布させた形状としているため、物体光51の2次元フーリエ変換成分のうち、反射材料の存在する領域に投影された光については、反射されてしまう。このため、新しい物体光52は、物体光51のフーリエ変換像の成分のうち、反射マスク100を透過してくる成分だけで構成される。即ち、反射マスク100に上記物体光51のDC成分の2次元分布パターンを用いることで、物体光51のフーリエ変換成分の中のDC成分を除いた成分を透過させることが可能になる。つまり、反射マスク100によって物体光51は、もとの物体光のDC成分を含まない新しい物体光52に変換される。新しい物体光52は、反射マスク100の直後に配置してある記録媒体8に照射される。
【0085】
一方、反射マスク100により反射された光の一部あるいは全部は、反射体20にあたって再び反射され、別な角度から記録媒体8上に照射される。即ち、もとの物体光51から除去された成分の一部、あるいは全部が、参照光41としての役割を果たすことになる。記録媒体8上には、新しい物体光52と、元の物体光51から一部除去された参照光41とが同時に照射され、両者の干渉縞が形成され、情報がホログラム(干渉縞)として記録される。
【0086】
次に、図10は、本第5実施形態によるホログラム再生方法を説明するための模式図である。物体光5が2次元光空間変調器6に入射すると、記録情報に対応して光学的に2次元変調された物体光51に変換される。なお、DC成分を参照光に変換する方式では、2次元光空間変調器6を透過させても、透過させなくてもよい。この2次元変調された物体光51は、レンズ7によって光学的にフーリエ変換され、そのDC光成分がレンズ7の後焦点面近傍に配置された反射マスク100上に投影される。そして、該DC光成分が参照光として、反射マスク100の直後に配置してある記録媒体8に照射される。参照光は、記録媒体8上に記録されたフーリエ変換ホログラムによって回折され、レンズ7を介して2次元光検出器の上に2次元変調光として投影される。この2次元変調光を変換して記録情報の再生を行う。
【0087】
以上のようにして、本第5実施形態では、反射マスク100によって反射された物体光のDC成分の一部あるいは全部が反射体20によって再び反射され、別な角度から記録媒体8上に参照光41として照射されため、参照光と物体光を分離するためのバルクなビームスプリッタ等を必要としない。また、参照光41を記録媒体8の直前で物体光51から分離するので、参照光用光学系の簡素化が可能になる。さらには、物体光51の一部を参照光41として用いるため、記録装置の小型・省エネ化にも有効である。
【0088】
〔第6実施形態〕
次に、図11は、本発明の第6実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。図において、焦点距離fのレンズ7の前焦点近傍には、2次元光空間変調器6が設けられており、後焦点近傍には、反射マスク100およびこれを保持し、光を透過させるガラス板11が設けられている。また、2次元変調された物体光51を遮らないところに反射体20が設けてある。記録媒体8は、レンズ7の後焦点近傍の位置に配置した反射マスク100の直後に配置されている。また、本第6実施形態では、説明のためマスク10の2次元パターンの断面形状を3角形で記してあるが、2次元パターンの断面形状は、この他にも長方形、台形の形状をしていてもその効果に代わりはない。
【0089】
2次元光空間変調器6によって、記録情報に応じて光学的に変調された物体光51は、レンズ7によりフーリエ変換され、そのフーリエ変換像がレンズ7の後焦点近傍に投影される。このフーリエ変換像には、2次元光空間変調器6によって表すことのできる高空間周波数成分、および2次元光空間変調器6の構造(ピクセルおよびそれを取り巻く領域の素子の形状と配置)を反映した高空間周波数成分が含まれている。
【0090】
反射マスク100は、上記レンズ7による物体光51のフーリエ変換像に含まれている特定の高空間周波数成分が投影される位置にあり、マスクを構成する反射材料が上記特定の高空間周波数成分と同じ2次元分布をもつ構造をしている。
【0091】
次に、本第6実施形態によるホログラム記録動作を、図11を参照して説明する。記録情報に対応して、2次元光空間変調器6を構成する個々のピクセルの透過率、もしくは反射率、あるいはその偏光方向が制御されるため、物体光5が2次元光空間変調器6に入射すると、記録情報に対応して光学的に2次元変調された物体光51に変換される。この2次元変調された物体光51は、レンズ7によって光学的にフーリエ変換され、その2次元フーリエ変換像は、レンズ7の後焦点画近傍に配置された反射マスク100上に投影される。
【0092】
したがって、反射マスク100の反射材料の2次元分布パターンと、2次元光空間変調器6の構造を反映した高空間周波数成分が投影される2次元分布パターンとが、一致している場合、2次元光空間変調器6の構造を反映した高空間周波数成分は、反射マスク100により遮光されるため、記録媒体8に到達することができない。これにより、記録媒体8に照射される新しい物体光52には、記録情報とは関係のない2次元光空間変調器6の構造に由来する高空間周波数成分が除去されることになる。
【0093】
一方、反射マスク100により反射された光の一部あるいは全部は、反射体20に当たって再び反射され、別な角度から記録媒体8上に照射される。即ち、元の物体光51から除去された成分の一部、あるいは全部が、参照光41としての役割を果たすことになる。記録媒体8上には、新しい物体光52と、元の物体光51から一部除去された参照光41とが同時に照射され、両者の干渉縞が形成され、情報がホログラム(干渉縞)として記録される。
【0094】
次に、図12は、本第6実施形態によるホログラム再生方法を説明するための模式図である。物体光5が2次元光空間変調器6に入射すると、記録情報に対応して光学的に2次元変調され、参照光に変換される。この参照光は、レンズ7によって光学的にフーリエ変換され、レンズ7の後焦点面近傍に配置された反射マスク100上に投影される。そして、該高周波数成分が参照光として、反射マスク100の直後に配置してある記録媒体8に照射される。参照光は、記録媒体8上に記録されたフーリエ変換ホログラムによって回折され、レンズ7を介して2次元光検出器の上に2次元変調光として投影される。この2次元変調光を変換して記録情報の再生を行う。
【0095】
上述したように、本第6実施形態では、反射マスク100によって反射された物体光の特定の高空間周波数成分の一部あるいは全部が反射体20によって再び反射され、別な角度から記録媒体8上に参照光41として照射されため、参照光と物体光を分離するためのバルクなビームスプリッタ等を必要としない。また、参照光41を記録媒体8の直前で物体光51から分離するので、参照光用光学系の簡素化が可能になる。さらには、物体光51の一部を参照光41として用いるため、記録装置の小型・省エネ化にも有効である。
【0096】
〔第7実施形態〕
図13は、本発明の第7実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。以下では、本第7実施形態に係るホログラム記録再生装置の構成について、前述した第1実施形態のホログラム記録方法を適用した場合を例に説明する。焦点距離fのレンズ7の前焦点近傍には、2次元光空間変調器6が配置され、後焦点近傍には、反射マスク100が配置されている。また、記録媒体8は、反射マスク100のすぐ直後にある。さらに、反射マスク100にて反射された光を、再度反射し、記録媒体8上で物体光と交差するように反射体20を設けてある。また、物体光を記録媒体8に照射する露光時間を制御するために、記録媒体8の前にシャッタ9が配置されている。
【0097】
記録容量を高めるに、記録面積が大きい記録媒体を用いるには、光学系もしくは記録媒体のどちらかを2次元面内で移動させる方法が効果的である。本第7実施形態では、記録媒体8を動かす方法を基に説明を行う。記録媒体8は、光軸に対して2次元方向に、駆動系200を用いて移動できる。これは、直交するxy座標系で動くステージを用いても、あるいは記録媒体8の回転角度をθとし、記録媒体8の回転中心からの距離を半径rとするrθ座標系で動くステージでも構わない。
【0098】
ホログラムの記録動作原理については、前述した通りであるので説明を省略する。
【0099】
図14は、本第7実施形態の動作原理を説明するための模式図である。ホログラムの再生動作に際しては、図14に示すように、物体光5を遮断し、参照光4のみを入射させることで行う。記録媒体8の後方にはレンズ7および2次元光検出器を配置してあり、参照光4が記録媒体8に照射されると、参照光4は、記録媒体8上に記録されたフーリエ変換ホログラムによって回折され、レンズ7を介して、2次元光検出器の上に2次元変調光として投影される。この2次元変調光を変換して記録情報の再生を行う。
【0100】
〔第8実施形態〕
図15は、本発明の第8実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。図において、101はレーザ光源、102はレーザ光を平行光にするコリメータ、103は偏光の方向により光を分離する偏光ビームスプリッタ(以下、PBS)、104はある方向の偏光の時間位相を2π/4ラジアンだけ遅らせるλ/4板、105は凸レンズ、106は波面を記録する記録媒体、107は凸レンズ、108は光を変調する空間光変調器(以下、SLM)、109は最終的に光学系から出てきた信号をとらえる光検出器である。
【0101】
PBS103、レンズ105、記録媒体106、レンズ107、SLM108、光検出器109の位置は、記録媒体106の付近で光が集光するとともに、SLM108から反射された光の強度分布が、光検出器109の受光面上で像として結ぶような位置となるように調整する。
【0102】
この調整を行うために、例えば、レンズ105とレンズ107のそれぞれの焦点距離をf1とf2とする場合、レンズ105とレンズ107との距離は、f1+f2とすることにより、レンズ105とレンズ107とを用いた光学系をアフォーカル系とする。このとき、光検出器109がレンズ105の焦点位置から光路長にしてz1だけレンズ105から離れていたとした場合、SLM108の位置をレンズ107の焦点位置よりも、光路長にしてz1/(−f1/f2)^2だけレンズ107に近付けることで、上述したようなSLM108からの反射光の強度分布を光検出器109の受光面上で像として結ぶようにできる。
【0103】
コリメータ102からPBS103へ入射する平行光は直線偏光であり、その偏光面はPBS103に対してP方位になるように、レーザ光源101とPBS103とを調整する。
【0104】
PBS103を通ってきた直線偏光された光をλ/4板104で円偏光とするため、λ/4板104の高速軸方向と低速軸方向に偏光された光が同じ強度でλ/4板104から出射するように、λ/4板104を調整する。この調整方法としては、例えば、λ/4板104の高速軸方向に対して、45゜の角度の偏光面を持つ直線偏光された光をλ/4板104に入射するようにする方法がある。
【0105】
次に、本第8実施形態によるホログラム記録動作を、図16を参照して説明する。レーザ光源101から出射したレーザ光は、コリメータ102で平行光に整えられ、PBS103を通過し、レンズ105に入射する。レンズ105を通った光は一旦集光され、記録媒体106を通り抜けてレンズ107に到達する。レンズ107の出射側では、再び、光は平行光となり、SLM108へ入射する。光はSLM108で反射されるとともに変調され、再び、レンズ107を通って記録媒体106に至る。記録媒体106内では、レンズ105から来た光とレンズ107から来た光とが干渉し、その強度分布が記録媒体106に記録される。
【0106】
次に、本第8実施形態によるホログラム再生動作を、図17を参照して説明する。レーザ光源101から出射したレーザ光は、コリメータ102で平行光に整えられ、PBS103を通過し、λ/4板104に入射する。λ/4板104を通過した光は直線偏光から円偏光に変換され、レンズ105を通って集光され、記録媒体106に至る。記録媒体106では、記録された強度分布に従って光が散乱し、その一部はレンズ105を通ってλ/4板104に入射する。λ/4板104を通過した光は円偏光から直線偏光に変換される。このとき、λ/4板104から出射した光の偏光面は、コリメータ102から入射した光の偏光面に対して垂直となり、PBS103に対してS方位になる。λ/4板104から出射した光は、PBS103へ入射し、PBS103の内部で反射して光検出器109に至り、受光面上にSLM108で変調された像が結像する。この結像した像の強度分布を信号として光検出器109から取り出す。
【0107】
このような構造となっているので、再生時の光学系では、再生用の入射光と再生光とが、それらの波面調整のために、1つのレンズ105を共用することが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、再生時の光学系では、レンズ107とSLM108とを外すことが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、レンズ105を通って記録媒体106に入射する参照光とSLM108で反射した後、レンズ107を通って記録媒体106に入射する物体光とが同一光軸上となるため、光学設計の簡素化および装置のアセンブリの簡素化が可能となる。その効果として、製造コストが低減できる。また、SLM108が記録媒体106の下方に配置されるため、さらに、第1ないし第7実施形態と同様に、DCカット、または高fカット記録を適用すれば、1ビーム化され、かつ高記録密度化が可能となる。
【0108】
〔第9実施形態〕
次に、図18は、本発明の第9実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。図において、201はレーザ光源、202はレーザ光を平行光にするコリメータ、203は偏光の方向により光を分離する偏光ビームスプリッタ(以下、PBS)、204はある方向の偏光の時間位相を2π/4ラジアンだけ遅らせるλ/4板、205は凸レンズ、206は波面を記録する媒体、208は光を変調する空間光変調器(以下、SLM)、209は最終的に光学系から出てきた信号をとらえる光検出器、210は光の空間周波数の低域のみを反射または散乱するミラー(または散乱体)である。
【0109】
PBS203、レンズ205、記録媒体206、SLM208、光検出器209、ミラー(または散乱体)210の位置は、記録媒体206付近に光が集光するとともに、ミラー(または散乱体)210がレンズ205のフーリエ変換面上に位置し、さらに、記録媒体206に記録されたSLM208の強度分布が光検出器209の受光面上で像を結ぶような位置となるように調整する。
【0110】
この調整を行うために、例えば、レンズ205の焦点距離をfとする場合、レンズ205とミラー(または散乱体)210とが光路長にしてfだけ離れるようにする。このとき、光検出器209がレンズ205の焦点位置から光路長にしてz1だけレンズ205から離れていたとした場合、SLM208の位置をレンズ205の焦点位置よりも光路長にしてz1/(−f1/f2)^2だけレンズ205に近付けることで、上述したようなSLM208からの透過光の強度分布を光検出器209の受光面上で像を結ぶようにできる。
【0111】
コリメータ202からPBS203へ入射する平行光は直線偏光であり、その偏光面がPBS203に対してP方位になるように、レーザ光源201とPBS203とを調整する。
【0112】
PBS203を通ってきた直線偏光された光をλ/4板204で円偏光とするため、λ/4板204の高速軸方向と低速軸方向に偏光された光が、同じ強度でλ/4板204から出射するように、λ/4板204を調整する。この調整方法としては、例えば、λ/4板204の高速軸方向に対して、45°の角度の偏光面を持つ直線偏光された光をλ/4板204に入射するようにする方法がある。
【0113】
ミラー(または散乱体)210の大きさは、少なくともSLM208で表示される信号の最低空間周波数よりも低い周波数のみを反射または散乱するものとする。例えば、SLM208で表示される信号のある1軸の最低空間周波数をνlowとすると、ミラー(または散乱体)210の大きさは、2νlowλfよりも小さくする。ここで、λはレーザ光源201から出射する光の波長、fはレンズ205の焦点距離である。
【0114】
ミラー(または散乱体)210の大きさについては、以下のようにすると、記録できる信号量を最大化できる。つまり、SLM208で表示される信号の中で、最も低域の空間周波数、つまり、周波数0に集中する信号は、SLM208の全面が一様の強度となる信号であるが、この場合、1軸に対するSLM208の大きさがLであった場合、その主要成分は、0.6λf/L内に収まるので、ミラー(または散乱体)210の大きさは、0.6λf/Lとする。この場合、周期L以上の正弦波および余弦波を信号として用いることが可能となる。
【0115】
もし、SLM208の1軸に対するSLM208の大きさがLで、周期Lの正弦波および余弦波を信号として用いないのであれば、ミラー(または散乱体)210の大きさをλ/Lとすることで、さらに強度の強い反射光または散乱光を得ることができる。
【0116】
SLM208が2次元で表示できるものであれば、信号の軸はもう1つあり、上記と同様の方法で、ミラー(または散乱体)210の大きさを求めることができる。つまり、2次元表示できるSLM208の表示面上において、デカルト座標の座標軸をx軸とy軸と定めた時に、x軸とy軸のそれぞれにおけるSLM208で表示される信号の最低空間周波数をνxlow、νylowとすると、ミラー(または散乱体)210の大きさは、x軸方向に対して2νxlow λ f、y軸方向に対して2 νylow λ f となるような方形にすればよい。
【0117】
特殊な場合として、2次元表示できるSLM208の表示面上において、局座標の座標軸をr軸とθ軸と定めた時に、信号θ軸に対して一様である場合には、r軸におけるSLM208で表示される信号信号の最低空間周波数をν rlowとすると、ミラー(または散乱体)210の大きさは、r軸に対して、2.44 ν rlow λ fとなるような円形にすればよい。
【0118】
ミラー(または散乱体)210は、記録媒体206と一体化してもよい。図21(a)〜(c)にこの例を示す。図21(a)〜(c)は、記録媒体206の厚さ方向を縦軸にとった場合の模式図であり、レンズ205を通った光は上部から伝播してくる。記録媒体206は、基盤上に形成されており、図21(a)は、ミラー(または散乱体)210を基盤に埋め込んだ例であり、図21(b)は、記録媒体206と基盤との中間に埋め込んだ例であり、図21(c)は、記録媒体206に埋め込んだ例である。
【0119】
図22(a),(b)は、ミラー(または散乱体)210の形状の例を示す概念図である。図22(a),(b)は、記録媒体206を上方からみた図であり、レンズ205を通った光は、紙面の上から下へ向かって伝播する。図22(a)は、ミラー(または散乱体)210を円形状とした例であり、一方向に記録媒体206を移動させながら記録または再生する場合には、移動方向の軸上に並ぶようにミラー(または散乱体)210を配置する。
【0120】
図22(a)に示す記録媒体206で記録および再生する場合には、ミラー(または散乱体)210から返ってくる光の強度を測定しながら、最も明るくなる位置において記録再生を行うことにより、ミラー(または散乱体)210の位置で記録および再生する。
【0121】
その方法として、記録媒体206の進行方向とトランスバースな方向の位置合わせについては、例えば、記録媒体206の移動方向とトランスバースな方向に、光ディテクタをアレイ状に少なくとも2つ並べ、アレイの中心から受光強度が左右対称になるようにアレイを移動することで、アレイの中心とミラー(または散乱体)210との位置を一致させる。
【0122】
また、記録媒体206の進行方向の位置あわせについては、例えば、上述した光ディテクタアレイの中心の光ディテクタの光強度を、記録媒体206を移動させながら測定することにより、その光強度が最も強くなるように記録媒体206を移動させることにより、アレイの中心とミラー(または散乱体)210との位置を一致させる。
【0123】
上述した2種類の位置あわせの説明で、移動対象をそれぞれ光ディテクタアレイと記録媒体206とした場合について記述したが、これらはそれぞれ記録媒体206と光ディテクタとしてもよい。
【0124】
図22(b)は、ミラー(または散乱体)210を線形状とした例であり、進行方向の軸と平行に線形状のミラー(または散乱体)210が形成されている。図22(b)の記録媒体206で記録および再生する場合には、ミラー(または散乱体)210から返ってくる光の強度を測定しながら、最も明るくなる位置において記録再生を行うことにより、ミラー(または散乱体)210の位置で記録および再生する。その方法として、記録媒体206の進行方向とトランスバースな方向の位置合わせについては、例えば、記録媒体206の移動方向とトランスバースな方向に、光ディテクタをアレイ状に少なくとも2つ並べ、アレイの中心から受光強度が左右対称になるようにアレイを移動することで、アレイの中心とミラー(または散乱体)210との位置を一致させる。
【0125】
上述した位置あわせの説明で、移動対象を光ディテクタアレイとした場合について記述したが、これらはそれぞれ記録媒体206としてもよい。
【0126】
次に、図23(a),(b)は、記録媒体の形状とミラー(または散乱体)の形成の例を示す模式図である。ここでは、図22(b)の線状のミラー(または散乱体)210について示しているが、図22(a)に示した円状のミラー(または散乱体)210についても同様である。
【0127】
図23(a)は、カード型の記録媒体206の例であり、ミラー(または散乱体)210は直線上に形成されている。記録媒体206の一辺と線状のミラー(または散乱体)210とは平行である。記録および再生時には、線の伸びる方向と同方向に記録媒体206を移動させる。各線は通常の記録媒体206に形成されているトラックとして使用する。
【0128】
図23(b)は、ディスク型の記録媒体206の例であり、ミラー(または散乱体)210は同心円状に形成されている。記録媒体206の中心とミラー(または散乱体)210の中心は同一位置である。記録および再生時には、ディスクを回転させる。各円は通常の記録媒体206に形成されているトラックとして使用する。
【0129】
次に、本第9実施形態によるホログラム記録時の動作を、図19を参照して説明する。レーザ光源201から出射したレーザ光は、コリメータ202で平行光に整えられ、SLM208へ入射する。光はSLM208を通過するとともに変調され、PBS203を通過し、レンズ205に入射する。
【0130】
レンズ205を通った光は、記録媒体206を通り抜けてレンズ205のフーリエ変換面に到達する。レンズ205のフーリエ変換面では、ミラー(または散乱体)210によりSLM208で表示される低周波成分が反射または散乱され、記録媒体206に至る。記録媒体206内では、レンズ205から来た光とミラー(または散乱体)210から来た光とが干渉し、その強度分布が記録媒体206に記録される。
【0131】
次に、本第9実施形態によるホログラム再生時の動作を、図20を参照して説明する。レーザ光源201から出射したレーザ光は、コリメータ202で平行光に整えられ、PBS203を通過し、λ/4板204に入射する。λ/4板204を通過した光は、直線偏光から円偏光に変換され、レンズ205を通って集光され、記録媒体206に至る。記録媒体206では、記録された強度分布に従って光が散乱する。このとき、レンズ205を通って記録媒体206を透過する光は、記録時にミラー(または散乱体)210から反射または散乱して記録媒体206を透過する光に対して位相共役な関係にあるので、ここでは、記録時にSLM208およびレンズ205を通った光が再生され、記録媒体206からレンズ205の方向へ放射される。再生された光は、レンズ205を通ってλ/4板204に入射する。λ/4板204を通過した光は、円偏光から直線偏光に変換される。このとき、λ/4板204から出射した光の偏光面は、コリメータ202から入射した光の偏光画に対して垂直となり、PBS203に対してS方位になる。λ/4板204から出射した光は、PBS203へ入射し、PBS203の内部で反射して光検出器209に至り、受光面上にSLM208で変調された像が結像する。この結像した像の強度分布を信号として光検出器209から取り出す。
【0132】
このような構造となっているので、再生時の光学系では、ミラー(または散乱体)210が、記録媒体206と別の部品となっている場合には、ミラー(または散乱体)210を外すことが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、再生時の光学系では、再生用の入射光と再生光とが、それらの光の波面調整のために、1つのレンズ205を共用することが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。
【0133】
また、このような構造となっているので、記録系の光学系では、ミラー(または散乱体)210が一体化している場合には、記録系にミラー(または散乱体)210を記録器に取り付けることが不必要となる。その効果として、記録器が小型化できる。また、このような構造となっているので、ミラー(または散乱体)210から反射または散乱して記録媒体206に入射する参照光と、SLM208を透過した後、レンズ205を通って記録媒体206に入射する物体光とが同一光軸上となるため、光学設計の簡素化および装置のアセンブリの簡素化が可能となる。その効果として、製造コストが低減できる。
【0134】
〔第10実施形態〕
図24は、本発明の第10実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。図において、301はレーザ光源、302はレーザ光を平行光にするコリメータ、303は偏光の方向により光を分離する偏光ビームスプリッタ(以下、PBS)、304はある方向の偏光の時間位相を2π/4ラジアンだけ遅らせるλ/4板、305は凸レンズ、306は波面を記録する記録媒体、308は光を変調する空間光変調器(以下、SLM)、309は最終的に光学系から出てきた信号をとらえる光検出器、313は光の空間周波数の低域のみを透過するスリット、316は球面の凹面鏡である。
【0135】
PBS303、レンズ305、記録媒体306、SLM308、光検出器309、ミラー311、スリット313、凹面鏡316の位置は、記録媒体306付近で光が集光するとともに、スリット313がレンズ305のフーリエ変換面上に位置し、さらに、記録媒体306に記録されたSLM308の強度分布が光検出器309の受光面上で像を結ぶような位置となるように調整する。
【0136】
この方法としては、例えば、レンズ305の焦点距離をfとする場合、レンズ305とスリット313との距離をfとする。また、球面凹面鏡316の曲率中心にスリット313の開口部が一致するようにする。このとき、光検出器309がレンズ305の焦点位置から光路長にしてz1だけ、レンズ305から離れていたとした場合、SLM308の位置をレンズ305の焦点位置よりも光路長にしてz1/(−f1+f2)^2だけ、レンズ305に近付けることで、上述したようなSLM308からの透過光の強度分布を光検出器309の受光面上で決像させることができる。
【0137】
コリメータ302からPBS303へ入射する平行光は直線偏光であり、その偏光面はPBS303に対してP方位になるように、レーザ光源301とPBS303とを調整する。
【0138】
PBS303を通ってきた直線偏光された光をλ/4板304で円偏光とするため、λ/4板304の高速軸方向と低速軸方向に偏向された光が、λ/4板304から同じ強度で出射するようにλ/4板304を調整する。この調整方法としては、例えば、λ/4板304の高速軸方向に対して、45゜の角度の偏光面を持つ直線偏光された光をλ/4板304に入射するようにする方法がある。
【0139】
スリット313の開口部の大きさは、少なくともSLM308で表示される信号の最低空間周波数よりも低い周波数のみを透過させるものとする。例えば、SLM308で表示される信号のある1軸の最低空間周波数をνlowとすると、スリット313の開口部の大きさは、2 νlow λfよりも小さくする。ここで、λはレーザ光源301から出射する光の波長、fはレンズ305と凹面鏡316との焦点距離である。
【0140】
スリット313の開口部の大きさについては、以下のようにすると、記録できる信号量を最大化できる。つまり、SLM308で表示される信号の中で、最も低域の空間周波数、つまり、周波数0に集中する信号は、SLM308の全面が一様の強度となる信号であるが、この場合、1軸に対するSLM308の大きさがLであった場合、その主要成分は、0.6λf/L内に収まるので、スリット313の開口部の大きさは、0.6λf/Lとする。この場合、周期L以上の正弦波および余弦波を信号として用いることが可能となる。
【0141】
もし、SLM308の1軸に対するSLM308の大きさがLで、周期Lの正弦波および余弦波を信号として用いないのであれば、スリット313の開口部の大きさをλf/Lとすることで、さらに強度の強い透過光を得ることができる。
【0142】
SLM308が2次元で表示できるものであれば、信号の軸はもう1つあり、上述した方法と同様の方法でスリット313の開口部の大きさを求めることができる。つまり、2次元表示できるSLM308の表示面上において、デカルト座標の座標軸をx軸とy軸と定めた時に、x軸とy軸のそれぞれにおけるSLM308で表示される信号の最低空間周波数をνxlow、νylowとすると、スリット313の開口部は、x軸方向に対して2νxlow λ f、y軸方向に対して2νylow λ fとなるような方形にすればよい。
【0143】
特殊な場合として、2次元表示できるSLM308の表示面上において、局座標の座標軸をr軸とθ軸と定めた時に、信号θ軸に対して一様である場合には、r軸におけるSLM308で表示される信号信号の最低空間周波数をν rlowとすると、スリット313の開口部は、r軸に対して、2.44ν rlow
λ fとなるような円形にすればよい。
【0144】
次に、本第10実施形態によるホログラム記録時の動作を、図25を参照して説明する。レーザ光源301から出射したレーザ光は、コリメータ302で平行光に整えられ、SLM308へ入射する。光はSLM308を通過するとともに変調され、PBS303を通過し、レンズ305に入射する。
【0145】
レンズ305を通った光は一旦集光され、記録媒体306を通り抜けてレンズ305のフーリエ変換面に到達する。レンズ305のフーリエ変換面では、スリット313によりSLM308で表示される低周波数成分のみが通過し、凹面鏡316で反射し、再び、スリット313を通過して記録媒体306に至る。記録媒体306内では、レンズ305から来た光とスリット313から来た光とが干渉し、その強度分布が媒体に記録される。
【0146】
次に、本第10実施形態によるホログラム再生時の動作を、図26を参照して説明する。レーザ光源301から出射したレーザ光は、コリメータ302で平行光に整えられ、PBS303を通過し、λ/4板304に入射する。λ/4板304を通過した光は、直線偏光から円偏光に変換され、レンズ305を通って集光され、記録媒体306に至る。記録媒体306では、記録された強度分布に従って光が散乱する。このとき、レンズ305を通って記録媒体306を透過する光は、記録時にスリット313を通って記録媒体306を通過する光に対して位相共役な関係にあるので、ここでは、記録時にSLM308およびレンズ305を通った光が再生され、記録媒体306からレンズ305の方向へ放射される。
【0147】
再生された光は、レンズ305を通ってλ/4板304に入射する。λ/4板304を通過した光は、円偏光から直線偏光に変換される。このとき、λ/4板304から出射した光の偏光面は、コリメータ302から入射した光の偏光面に対して垂直となり、PBS303に対してS方位になる。λ/4板304から出射した光は、PBS303へ入射し、PBS303の内部で反射して光検出器309に至り、受光面上にSLM308で変調された像が結像する。この結像した像の強度分布を信号として光検出器309から取り出す。
【0148】
このような構造となっているので、再生時の光学系では、再生用の入射光と再生光が、それらの光の波面調整のために、1つのレンズ305を共用することが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、スリット313から記録媒体306に入射する参照光とSLM308を通過した後、レンズ305を通って記録媒体306に入射する物体光とが同一光軸上となるため、光学設計の簡素化および装置のアセンブリの簡素化が可能となる。その効果として、製造コストが低減できる。
【0149】
〔第11実施形態〕
次に、図27は、本発明の第11実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。図において、401はレーザ光源、402はレーザ光を平行光にするコリメータ、405は凸レンズ、406は波面を記録する記録媒体、407は凸レンズ、408は光を変調する空間光変調器(以下、SLM)、409は最終的に光学系から出てきた信号をとらえる光検出器、411はミラーである。
【0150】
レンズ405、記録媒体406、レンズ407、SLM408、光検出器409の位置は、記録媒体406の付近で光が集光するとともに、SLM408を透過した光の強度分布が、光検出器409の受光面上で像を結ぶような位置に調整する。
【0151】
この調整を行うために、例えば、レンズ405とレンズ407のそれぞれの焦点距離をf1とf2とする場合、レンズ405とレンズ407の距離をf1+f2とすることにより、レンズ405とレンズ407を用いた光学系をアフォーカル系とする。この時、光検出器409がレンズ405の焦点位置から光路長にしてz1だけ、レンズ405から離れていたとした場合、SLM408の位置をレンズ407の焦点位置よりも光路長にしてz1/(−f1/f2)^2だけレンズ407に近付けることで、上述したようなSLM408からの透過光の強度分布を光検出器409の受光面上で像として結ぶようにできる。
【0152】
次に、図30(a),(b)は、ミラー411の形状の例を示す斜視図である。図30(a)は、2つの長方形の1辺を張り合わせた形状とした場合の例であり、上の面に反射膜がコーティングされている。光は上方から入射し、上方へ反射される。図30(b)は、円錐型の形状とした場合の例であり、底面に当たる部分が開口しており、側面の内側に反射膜がコーティングされている。光は上方から入射し、上方へ反射される。
【0153】
次に、本第11実施形態によるホログラム記録時の動作を、図28を参照して説明する。レーザ光源401から出射したレーザ光は、コリメータ402で平行光に整えられ、レンズ405に入射する。レンズ405を通った光は一旦集光され、記録媒体406を通り抜けてレンズ407に到達する。レンズ407の出射側では、再び、光は平行光となり、ミラー411で反射され、SLM408に入射する。光はSLM408を透過するとともに変調され、再び、レンズ407を通って記録媒体406に至る。記録媒体406内では、レンズ405から来た光とレンズ407から来た光とが干渉し、その強度分布が媒体に記録される。
【0154】
次に、本第11実施形態によるホログラム再生時の動作を、図29を参照して説明する。レーザ光源401から出射したレーザ光は、402のコリメータ402で平行光に整えられ、レンズ405に入射する。レンズ405を通った光は一旦集光され、記録媒体406に至る。記録媒体406では、記録された強度分布に従って光が散乱し、その一部はレンズ405を通って光検出器409に至り、その受光面上にSLM408で変調された像が結像する。この結像した像の強度分布を信号として光検出器409から取り出す。
【0155】
このような構造となっているので、再生時の光学系では、再生用の入射光と再生光とが、それらの光の波面調整のために、1つのレンズ405を共用することが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、再生時の光学系では、レンズ407とSLM408とミラー411とを外すことが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、記録媒体406への記録はoff−axis型とすることが可能となる。その効果として、記録密度の向上が容易となる。また、SLM108が記録媒体106の下方に配置されるため、さらに、第1ないし第7実施形態と同様に、DCカット、または高fカット記録を適用すれば、1ビーム化され、かつ高記録密度化が可能となる。
【0156】
〔第12実施形態〕
図31は、本発明の第12実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。図において、501はレーザ光源、502はレーザ光を平行光にするコリメータ、505は凸レンズ、506は波面を記録する記録媒体、507は凸レンズ、508は光を変調する空間光変調器(以下、SLM)、509は最終的に光学系から出てきた信号をとらえる光検出器、511はミラー、512は半円形をした半円凸レンズ、513は光の空間周波数の低域のみを透過するスリット、514は半円形をした半円凸レンズである。
【0157】
レンズ505、記録媒体506、レンズ507、SLM508、光検出器509の位置は、記録媒体506付近で光が集光するとともに、スリット513がレンズ512とレンズ514のフーリエ変換面上に位置し、さらに、記録媒体506に記録されたSLM508の強度分布が光検出器509の受光面上で像を結ぶような位置となるように調整する。
【0158】
この調整を行うために、例えば、レンズ505とレンズ507のそれぞれの焦点距離をf1とf2とする場合、レンズ505とレンズ507との距離をf1+f2とすることにより、レンズ505とレンズ507を用いた光学系をアフォーカル系とする。このとき、光検出器509がレンズ505の焦点位置から光路長にしてz1だけ、レンズ505から離れていたとした場合、SLM508の位置をレンズ505の焦点位置よりも光路長にしてz1/(−f1/f2)^2だけ、レンズ505に近付けることで、上述したようなSLM508からの透過光の強度分布を光検出器509の受光面上で結像させることができる。
【0159】
次に、図34は、本第12実施形態による半円凸レンズ512と514の形状の例を示す概念図である。半円凸レンズ512と514の外形は、実線で示すように、半円形である。図中の黒丸が最も厚みのある部分を示し、ここは、レンズの上下線対称軸上であって、その線対称軸上の外形で区切られる線分の中点である。破線は、レンズの厚みについての線であり、等しい厚みを表す線を示す。黒丸の部分が最も厚く、レンズの周辺にいくに従い、薄くなっていく様子を示している。
【0160】
半円凸レンズ512とスリット513と半円凸レンズ514の位置は、レンズ505から半円凸レンズ512ヘ入射した光に含まれる空間周波数の低域の成分を、半円凸レンズ514の外に取り出すように調整する。
【0161】
この調整を行うために、例えば、半円凸レンズ512と514の焦点距離をfとする場合、半円凸レンズ512と514の距離を2fとすることにより、半円凸レンズ512と514を用いた光学系をアフォーカル系とする。そして、それら半円凸レンズ512と514との間に、半円凸レンズ512からはf、半円凸レンズ514からはfだけ離した位置、つまり、2つの半円凸レンズ512と514のフーリエ変換面が重なる位置にスリット513を置く。
【0162】
また、スリット513の開口部の大きさは、少なくともSLM508で表示される信号の最低空間周波数よりも低い周波数のみを通過させるものとする。例えば、SLM508で表示される信号のある1軸の最低空間周波数をνlowとすると、スリット513の開口部の大きさは、2νlowλ fよりも小さくする。ここで、λはレーザ光源501から出射する光の波長、fは半円凸レンズ512と514の焦点距離である。
【0163】
スリット513の開口部の大きさについては、以下のようにすると、記録できる信号量を最大化できる。つまり、SLM508で表示される信号の中で、最も低域の空間周波数、つまり、周波数0に集中する信号は、SLM508の全面が一様の強度となる信号であるが、この場合、1軸に対するSLM508の大きさがLであった場合、その主要成分は、0.6λf/L内に収まるので、スリット513の開口部の大きさは、0.6λf/Lとする。この場合、周期L以上の正弦波および余弦波を信号として用いることが可能となる。
【0164】
もし、SLM508の1軸に対するSLM508の大きさがLで、周期Lの正弦波および余弦波を信号として用いないのであれば、スリット513の開口部の大きさをλf/Lとすることで、さらに強度の強い透過光を得ることができる。
【0165】
SLM508が2次元で表示できるものであれば、信号の軸はもう1つあり、上述した方法と同様の方法でスリット513の開口部の大きさを求めることができる。つまり、2次元表示できるSLM508の表示面上において、デカルト座標の座標軸をx軸とy軸と定めた時に、x軸とy軸のそれぞれにおけるSLM508で表示される信号の最低空間周波数をνxlow、νylowとすると、スリット513の開口部は、x軸方向に対して2νxlow λ f、y軸方向に対して2νylow λ fとなるような方形にすればよい。
【0166】
特殊な場合として、2次元表示できるSLM508の表示面上において、局座標の座標軸をr軸とθ軸と定めたときに、信号θ軸に対して一様である場合には、r軸におけるSLM508で表示される信号信号の最低空間周波数をνrlowとすると、スリット513の開口部は、r軸に対して、2.44 νrlow
λ fとなるような円形にすればよい。
【0167】
次に、本第12実施形態によるホログラム記録時の動作を、図32を参照して説明する。レーザ光源501から出射したレーザ光は、コリメータ502で平行光に整えられ、SLM508へ入射する。光はSLM508を通過するとともに変調され、レンズ505に入射する。レンズ505を通った光は一旦集光され、記録媒体506を通り抜けてレンズ507に到達する。レンズ507の出射側では、再び光は平行光となり、半円凸レンズ512を通り、レンズ512のフーリエ変換面に到達する。半円凸レンズ512のフーリエ変換面では、スリット513によりSLM508で表示される低周波数成分のみが通過し、レンズ514に到達する。レンズ514の出射側では、再び光は平行光となり、ミラー511で反射し、再び、レンズ507を通って記録媒体506に至る。記録媒体506内では、レンズ505から来た光とレンズ507から来た光とが干渉し、その強度分布が記録媒体506に記録される。
【0168】
次に、本第12実施形態によるホログラム再生時の動作を、図33を参照して説明する。まず、レーザ光を照射する前に、記録媒体506をレンズ505の光軸を中心にして180゜回転させておく。レーザ光源501から出射したレーザ光は、コリメータ502で平行光に整えられ、レンズ505に入射する。レンズ505を通った光は一旦集光され、記録媒体506に至る。記録媒体506では、記録された強度分布に従って光が散乱する。このとき、レンズ505を通って記録媒体506を透過する光は、記録時にレンズ507のを通って記録媒体506を通過する光に対して位相共役な関係にあるので、ここでは、記録時にSLM508およびレンズ505を通ってきた光が再生され、記録媒体506からレンズ505の方向に放射される。再生された光は、レンズ505を通って光検出器509に至り、受光面上にSLM508で変調された像が結像する。この結像した像の強度分布を信号として光検出器509から取り出す。
【0169】
このような構造となっているので、再生時の光学系では、再生用の入射光と再生光が、それらの光の波面調整のために、1つのレンズ505を共用することが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、再生時の光学系では、レンズ507とミラー511と半円凸レンズ512とスリット513と半円凸レンズ514を外すことが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、記録媒体506への記録はoff−axis型とすることが可能となる。その効果として、記録密度の向上が容易となる。
【0170】
〔第13実施形態〕
図35は、本発明の第13実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。図において、601はレーザ光源、602はレーザ光を平行光にするコリメータ、605は凸レンズ、606は波面を記録する媒体、607は凸レンズ、608は光を変調する空間光変調器(以下、SLM)、609は光検出器、610はミラー(または散乱体)、612は凸レンズである。
【0171】
レンズ605、媒体606、レンズ607、SLM608、光検出器609、ミラー(または散乱体)610、凸レンズ612の位置は、記録媒体606の付近で光が集光するとともに、ミラー(または散乱体)610がレンズ612のフーリエ変換面上に位置し、さらに、SLM608を通過した光の強度分布が、光検出器609の受光面上で像を結ぶような位置に調整する。この調整を行うために、例えば、レンズ605と607のそれぞれの焦点距離をf1とf2とした場合、レンズ605と607との距離をf1+f2とすることにより、レンズ605と607を用いた光学系をアフォーカル系とする。また、レンズ612の焦点距離をf3とした場合、レンズ612とミラー(または散乱体)610との距離はf3となるようにする。このとき、光検出器609がレンズ605の焦点位置から光路長にしてz1だけ、レンズ605から離れていたとした場合、SLM608の位置をレンズ605の焦点位置よりも、光路長にしてz1/(−f1/f2)^2だけ、レンズ605に近付けることで、上述したようなSLM608からの透過光の強度分布を光検出器609の受光面上で結象させることができる。
【0172】
ミラー(または散乱体)610の大きさは、少なくともSLM608で表示される信号の最低空間周波数よりも低い周波数のみを反射または散乱するものとする。例えば、SLM608で表示される信号のある1軸の最低空間周波数をνlowとすると、ミラー(または散乱体)610の大きさは、2νlowλf3よりも小さくする。ここで、λはレーザ光源601から出射する光の波長、f3はレンズ612の焦点距離である。
【0173】
ミラー(または散乱体)610の大きさについては、以下のようにすると、記録できる信号量を最大化できる。つまり、SLM608で表示される信号の中で、最も低域の空間周波数、つまり、周波数0に集中する信号は、SLM608の全面が一様の強度となる信号であるが、この場合、1軸に対するSLM608の大きさがLであった場合、その主要成分は0.6λf/L内に収まるので、ミラー(または散乱体)610の大きさは0.6λf/Lとする。この場合、周期L以上の正弦波および余弦波を信号として用いることが可能となる。
【0174】
もし、SLM608の1軸に対するSLM608の大きさがLで、周期Lの正弦波および余弦波を信号として用いないのであれば、ミラー(または散乱体)610の大きさをλf/Lとすることで、さらに強度の強い透過光を得ることができる。
【0175】
SLM608が2次元で表示できるものであれば、信号の軸はもう1つあり、上述した方法と同様の方法でミラー(または散乱体)610の大きさを求めることができる。つまり、2次元表示できるSLM608の表示面上において、デカルト座標の座標軸をx軸とy軸と定めた時に、x軸とy軸のそれぞれにおけるSLM608で表示される信号の最低空間周波数をνxlow、νylowとすると、ミラー(または散乱体)610は、x軸方向に対して2 νxlow λf、y軸方向に対して2 νylow λfとなるような方形にすればよい。
【0176】
特殊な場合として、2次元表示できるSLM608の表示面上において、局座標の座標軸をr軸とθ軸と定めた時に、信号θ軸に対して一様である場合には、r軸におけるSLM608で表示される信号信号の最低空間周波数をνrlowとすると、ミラー(または散乱体)610は、r軸に対して、2.44 νrlow λ fとなるような円形にすればよい。
【0177】
次に、本第13実施形態によるホログラム記録時の動作を、図36を参照して説明する。レーザ光源601から出射したレーザ光は、コリメータ602で平行光に整えられ、SLM608へ入射する。光はSLM608を通過するとともに変調され、レンズ605に入射する。レンズ605を通った光は一旦集光され、記録媒体606を通り抜けてレンズ607に到達する。レンズ607の出射側では、再び、光は平行光となり、レンズ612を通り、レンズ612のフーリエ変換面に到達する。レンズ612のフーリエ変換面では、ミラー(または散乱体)610によりSLM608で表示される最低周波数成分が反射または散乱され、再び、レンズ612に到達する。レンズ612の出射側では、再び、光は平行光となり、再び、レンズ607を通って記録媒体606に至る。記録媒体606内では、レンズ605から来た光とレンズ607から来た光が干渉し、その強度分布が記録媒体に記録される。
【0178】
次に、本第13実施形態によるホログラム再生時の動作を、図37を参照して説明する。まず、レーザ光を照射する前に、記録媒体606をレンズ605の光軸を中心にして180゜回転させておく。レーザ光源601から出射したレーザ光は、コリメータ602で平行光に整えられ、レンズ605に入射する。レンズ605を通った光は一旦集光され、記録媒体606に至る。記録媒体606では、記録された強度分布に従って光が散乱する。このとき、レンズ605を通って記録媒体606を透過する光は、記録時にレンズ607を通って記録媒体606を通過する光に対して位相共役な関係にあるので、ここでは、記録時にSLM608およびレンズ605を通ってきた光が再生され、記録媒体606からレンズ605の方向へ放射される。再生された光は、レンズ605を通って光検出器609に至り、受光面上にSLM608で変調された像が結像する。この結像した像の強度分布を信号として光検出器609から取り出す。
【0179】
このような構造となっているので、再生時の光学系では、再生用の入射光と再生光が、それらの光の波面調整のために、1つのレンズ605を共用することが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、再生時の光学系では、レンズ607とミラー(または散乱体)610とレンズ612を外すことが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、記録媒体606への記録はoff−axis型とすることが可能となる。その効果として、記録密度の向上が容易となる。
【0180】
〔第14実施形態〕
図38は、本発明の第14実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。図において、701はレーザ光源、702はレーザ光を平行光にするコリメータ、705は凸レンズ、706は波面を記録する記録媒体、707は凸レンズ、708は光を変調する空間光変調器(以下、SLM)、709は最終的に光学系から出てきた信号をとらえる光検出器、715はミラー、716は遮光板である。
【0181】
レンズ705、記録媒体706、レンズ707、SLM708、光検出器709の位置は、記録媒体706付近で光が集光するとともに、SLM708を透過した光の強度分布が、光検出器709の受光面上で像を結ぶような位置に調整する。
【0182】
この調整を行うために、例えば、レンズ705と707のそれぞれの焦点距離をf1とf2とする場合、レンズ705と707との距離をf1+f2とすることにより、レンズ705と707を用いた光学系をアフォーカル系とする。このとき、光検出器709がレンズ705の焦点位置から光路長にしてz1だけ、レンズ705から離れていたとした場合、SLM708の位置をレンズ707の焦点位置よりも光路長にしてz1/(−f1/f2)^2だけ、レンズ707に近付けることで、上述したようなSLM708からの透過光の強度分布を光検出器709の受光面上で像として結ぶようにできる。
【0183】
図41(a),(b)は、ミラー715の形状の例を示す斜視図である。図41(a)は、4つの長方形の辺を張り合わせた屏風型の形状とした例であり、上の面に反射膜がコーティングされている。光は上方から入射し、上方へ反射される。図41(b)は、2つの円錐を組み合わせたメキシカンハット型の形状とした例であり、上の面に反射膜がコーティングされている。光は上方から入射し、上方へ反射される。
【0184】
次に、本第14実施形態によるホログラム記録時の動作を、図39を参照して説明する。レーザ光源701から出射したレーザ光は、コリメータ702で平行光に整えられ、遮光板716で遮光されなかった光がレンズ705に入射する。レンズ705を通った光は一旦集光され、記録媒体706を通り抜けてレンズ707に到達する。レンズ707の出射側では、再び、平行光となり、ミラー715で反射し、SLM708へ入射する。光はSLM708を通過するとともに変調され、再び、レンズ707を通って記録媒体706に至る。記録媒体706内では、レンズ705から来た光とレンズ707から来た光とが干渉し、その強度分布が記録媒体に記録される。
【0185】
次に、本第14実施形態によるホログラム再生時の動作を、図40を参照して説明する。レーザ光源701から出射したレーザ光は、コリメータ702で平行光に整えられ、遮光板716で遮光されなかった光がレンズ705に入射する。レンズ705を通った光は一旦集光され、記録媒体706に至る。記録媒体706では、記録された強度分布に従って光が散乱し、その一部はレンズ705を通って光検出器709に至り、受光面上にSLM708で変調された像が結像する。この結像した像の強度分布を信号として光検出器709から取り出す。
【0186】
このような構造となっているので、再生時の光学系では、再生用の入射光と再生光が、それらの光の波面調整のために、1つのレンズ705を共用することが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、再生時の光学系では、レンズ707とSLM708とミラー715を外すことが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、記録媒体706への記録はoff−axis型とすることが可能となる。その効果として、記録密度の向上が容易となる。また、SLM108が記録媒体106の下方に配置されるため、さらに、第1ないし第7実施形態と同様に、DCカット、または高fカット記録を適用すれば、1ビーム化され、かつ高記録密度化が可能となる。
【0187】
〔第15実施形態〕
図42は、本発明の第15実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。801はレーザ光源、802はレーザ光を平行光にするコリメータ、803は偏光の方向により光を分離する偏光ビームスプリッタ(以下、PBS)、804はある方向の偏光の時間位相を2π/4ラジアンだけ遅らせるλ/4板、805は凸レンズ、806は波面を記録する記録媒体、807は凸レンズ、808は光を変調する空間光変調器(以下、SLM)、809は最終的に光学系から出てきた信号をとらえる光検出器、812は凸レンズ、813は光の空間周波数の低減のみを透過するスリット、814は凸レンズ、815はミラー、816は遮光版、817は遮光版である。
【0188】
PBS803、レンズ805、記録媒体806、レンズ807、SLM808、光検出器809の位置は、記録媒体806付近で光が集光するとともに、スリット813がレンズ812と814のフーリエ変換面上に位置し、さらに、SLM806を通過した光の強度分布が、光検出器809の受光面上で像を結ぶような位置に調整する。
【0189】
この調整を行うために、例えば、レンズ805と807のそれぞれの焦点距離をf1とf2とする場合、レンズ805と807との距離をf1+f2とすることにより、レンズ805と807を用いた光学系をアフォーカル系とする。このとき、光検出器809がレンズ805の焦点位置から光路長にしてz1だけ、レンズ805から離れていたとした場合、SLM808の位置をレンズ805の焦点位置よりも光路長にしてz1/(−f1/f2)^2だけ、レンズ805に近付けることで、上述したようなSLM808からの透過光の強度分布を光検出器809の受光面上で結像させることができる。
【0190】
コリメータ802からPBS803へ入射する平行光は直線偏光であり、その偏光画はPBS803に対してP方位になるように、レーザ光源801とPBS803を調整する。
【0191】
PBS803を通ってきた直線偏光された光をλ/4板804で円偏光とするため、λ/4板804の高速軸方向と低速軸方向に偏向された光が、λ/4板804から同じ強度で出射するように、λ/4板804を調整する。この調整方法としては、例えば、λ/4板804の高速軸方向に対して、45゜の角度の偏光面を持つ直線偏光された光をλ/4板804に入射するようにする方法がある。
【0192】
レンズ812とスリット813とレンズ814の位置は、レンズ807からレンズ812ヘ入射した光に含まれる空間周波数の低域の成分を、レンズ814のから外に取り出すように調整する。この調整を行うために、例えば、レンズ812と814の焦点距離をfとする場合、レンズ812と814との距離を2fとすることにより、レンズ812と814を用いた光学系をアフォーカル系とする。そして、それらレンズ812と814の間に、レンズ812からはf、レンズ814からはfだけ離した位置に、つまり、2つのレンズ812と814のフーリエ変換面が重なる位置に、スリット813を置く。
【0193】
また、スリット813の開口部の大きさは、少なくともSLM808で表示される信号の最低空間周波数よりも低い周波数のみを通過させるものとする。例えば、SLM808で表示される信号のある1軸の最低空間周波数をνlowとすると、スリット813の開口部の大きさは、2νlowλ fよりも小さくする。ここで、λはレーザ光源801から出射する光の波長、fはレンズ812と814の焦点距離である。
【0194】
スリット813の開口部の大きさについては、以下のようにすると、記録できる信号量を最大化できる。つまり、SLM808で表示される信号の中で、最も低域の空間周波数、つまり、周波数0に集中する信号は、SLM808の全面が一様の強度となる信号であるが、この場合、1軸に対するSLM808の大きさがLであった場合、その主要成分は0.6λf/L内に収まるので、スリット813の開口部の大きさは0.6λf/Lとする。この場合、周期L以上の正弦波および余弦波を信号として用いることが可能となる。
【0195】
もし、SLM808の1軸に対するSLM808の大きさがLで、周期Lの正弦波および余弦波を信号として用いないのであれば、スリット813の開口部の大きさをλf/Lとすることで、さらに強度の強い透過光を得ることができる。
【0196】
SLM808が2次元で表示できるものであれば、信号の軸はもう1つあり、上述した方法と同様の方法でスリット813の開口部の大きさを求めることができる。つまり、2次元表示できるSLMの表示面上において、デカルト座標の座標軸をx軸とy軸と定めた時に、x軸とy軸のそれぞれにおけるSLM808で表示される信号の最低空間周波数をνxlow、νylowとすると、スリット813の開口部は、x軸方向に対して2νxlow λ f、y軸方向に対して2νylow λ fとなるような方形にすればよい。
【0197】
特殊な場合として、2次元表示できるSLM808の表示面上において、局座標の座標軸をr軸とθ軸と定めた時に、信号θ軸に対して一様である場合は、r軸におけるSLMで表示される信号信号の最低空間周波数をν r1owとすると、スリット813の開口部は、r軸に対して、2.44 ν rlow λ fとなるような円形にすればよい。ミラー815の形状は、第14実施形態に示すものと同じである。
【0198】
次に、本第15実施形態によるホログラム記録時の動作を、図43を参照して説明する。レーザ光源801から出射したレーザ光は、コリメータ802で平行光に整えられ、SLM808へ入射する。それと同時に、遮光板816により、SLM808へ入射する光以外は遮光する。光はSLM808を通過するとともに変調され、PBS803を通過し、レンズ805に入射する。レンズ805を通った光は一旦集光され、記録媒体806を通り抜けてレンズ807に到達する。レンズ807の出射側では、再び、光は平行光となり、レンズ812を通り、レンズ812のフーリエ変換面に到達する。レンズ812のフーリエ変換面では、スリット813によりSLM808で表示される低周波成分のみが通過し、レンズ814に到達する。レンズ814の出射側では、再び、光りは平行光となり、ミラー815で反射し、再び、レンズ807を通って記録媒体806に至る。記録媒体806内では、レンズ805から来た光とレンズ807から来た光が干渉し、その強度分布が記録媒体に記録される。
【0199】
次に、本第15実施形態によるホログラム再生時の動作を、図44を参照して説明する。レーザ光源801から出射したレーザ光は、コリメータ802で平行光に整えられ、光検出器817で遮光されなかった光がλ/4板804に入射する。λ/4板804を通過した光は直線偏光から円偏光に変換され、レンズ805を通って集光され、記録媒体806に至る。記録媒体806では、記録された強度分布に従って光が散乱する。このとき、レンズ805を通って記録媒体806を透過する光は、記録時にレンズ807を通って記録媒体806を透過する光に対して位相共役な関係にあるので、ここでは、記録時にSLM808、PBS803およびレンズ805を通った光が再生され、記録媒体806からレンズ805の方向へ放射される。再生された光は、レンズ805を通ってλ/4804に入射する。λ/4板804を通過した光は、円偏光から直線偏光に変換される。このとき、λ/4板804から出射した光の偏光面は、コリメータ802から入射した光の偏光面に対して垂直となり、PBS803に対してS方位になる。λ/4板804から出射した光は、PBS803へ入射し、PBS803内部で反射して光検出器809に至り、受光面上にSLM808で変調された像が結像する。この結像した像の強度分布を信号として光検出器809から取り出す。
【0200】
このような構造となっているので、再生時の光学系では、再生用の入射光と再生光が、それらの光の波面調整のために、1つのレンズ805を共用することが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、再生時の光学系ではレンズ807とレンズ812とスリット813とレンズ814とミラー815を外すことが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、記録媒体806への記録はoff−axis型とすることが可能となる。その効果として、記録密度の向上が容易となる。
【0201】
〔第16実施形態〕
図45は、本発明の第16実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。図において、901はレーザ光源、902はレーザ光を平行光にするコリメータ、903は偏光の方向により光を分離する偏光ビームスプリッタ(以下、PBS)、904はある方向の偏光の時間位相を2π/4ラジアンだけ遅らせるλ/4板、905は凸レンズ、906は波面を記録する記録媒体、907は凸レンズ、908は光を変調する空間光変調器(以下、SLM)、909は最終的に光学系から出てきた信号をとらえる光検出器、912は凸レンズ、913は光の空間周波数の低減のみを透過するスリット、914は凸レンズ、915はミラー、916は遮光板、917は遮光板である。
【0202】
PBS903、レンズ905、記録媒体906、レンズ907、SLM908、光検出器909の位置は、記録媒体806付近で光が集光するとともに、スリット913がレンズ912と914のフーリエ変換面上に位置し、さらに、SLM906を通過した光の強度分布が、光検出器909の受光面上で像を結ぶような位置に調整する。
【0203】
この調整を行うために、例えば、レンズ905と907のそれぞれの焦点距離をf1とf2とする場合、レンズ905と907との距離をf1+f2とすることにより、レンズ905と907を用いた光学系をアフォーカル系とする。このとき、光検出器909がレンズ905の焦点位置から光路長にしてz1だけ、レンズ905から離れていたとした場合、SLM908の位置をレンズ905の焦点位置よりも光路長にしてz1/(−f1/f2)^2だけ、レンズ905に近付けることで、上述したようなSLM908からの透過光の強度分布を光検出器909の受光面上で像として結ぶようにできる。
【0204】
コリメータ902からPBS903へ入射する平行光は直線偏光であり、その偏光面は、PBS903に対してP方位になるように、レーザ光源901とPBS903を調整する。PBS903を通ってきた直線偏光の光をλ/4板904で円偏光とするため、λ/4板904の高速軸方向と低速軸方向に偏向された光が、λ/4板904から同じ強度で出射するように、λ/4板904を調整する。この調整方法としては、例えば、λ/4板904の高速軸方向に対して、45°の角度の偏光画を持つ直線偏光の光をλ/4板904に入射するようにする方法がある。
【0205】
レンズ912とスリット913とレンズ914の位置は、レンズ907からレンズ912ヘ入射した光に含まれる空間周波数の低域の成分を、レンズ914から外に取り出すように調整する。この調整を行うために、例えば、レンズ912と914の焦点距離をfとする場合、レンズ912と914との距離を2fとすることにより、レンズ912と914を用いた光学系をアフォーカル系とする。そして、それらレンズ912と914との間に、レンズ912からはf、レンズ914からはfだけ離した位置に、つまり、2つのレンズ912と914のフーリエ変換面が重なる位置に、スリット913を置く。
【0206】
また、スリット913の開口部の大きさは、少なくともSLM908で表示される信号の最低空間周波数よりも低い周波数のみを通過させるものとする。例えば、SLM908で表示される信号のある1軸の最低空間周波数をνlowとすると、スリット913の開口部の大きさは、2νlow λ fよりも小さくする。ここで、λはレーザ光源901から出射する光の波長、fはレンズ912と914の焦点距離である。
【0207】
スリット913の開口部の大きさについては、以下のようにすると、記録できる信号量を最大化できる。つまり、SLM908で表示される信号の中で、最も低域の空間周波数、つまり、周波数0に集中する信号は、SLM908の全面が一様の強度となる信号であるが、この場合、1軸に対するSLM908の大きさがLであった場合、その主要成分は0.6λf/L内に収まるので、スリット913の開口部の大きさは0.6λf/Lとする。この場合、周期L以上の正弦波および余弦波を信号として用いることが可能となる。
【0208】
もし、SLM908の1軸に対するSLM908の大きさがLで、周期Lの正弦波および余弦波を信号として用いないのであれば、スリット913の開口部の大きさをλf/Lとすることで、さらに強度の強い透過光を得ることができる。SLM908が2次元で表示できるものであれば、信号の軸はもう1つあり、上述した方法と同様の方法でスリット913の開口部の大きさを求めることができる。つまり、2次元表示できるSLM908の表示面上において、デカルト座標の座標軸をx軸とy軸と定めた時に、x軸とy軸のそれぞれにおけるSLM908で表示される信号の最低空間周波数をνxlow、νylowとすると、スリット913の穴は、x軸方向に対して2νxlow λ f、 y軸方向に対して2 νylow λ fとなるような方形にすればよい。
【0209】
特殊な場合として、2次元表示できるSLM908の表示面上において、局座標の座標軸をr軸とθ軸と定めた時に、信号θ軸に対して一様である場合には、r軸におけるSLM908で表示される信号信号の最低空間周波数をνrlowとすると、スリット913の開口部は、r軸に対して、2.44 νrlow λ fとなるような円形にすればよい。
【0210】
次に、本第16実施形態によるホログラム記録時の動作を、図46を参照して説明する。レーザ光源901から出射したレーザ光は、コリメータ902で平行光に整えられ、SLM908へ入射する。それと同時に、遮光板916により、SLM908へ入射する光以外は遮光する。光はSLM908を通過するとともに変調され、PBS903を通過し、レンズ905に入射する。レンズ905を通った光は一旦集光され、記録媒体906を通り抜けてレンズ907に到達する。レンズ907の出射側では、再び、光は平行光となり、レンズ912を通り、レンズ912のフーリエ変換面に到達する。レンズ912のフーリエ変換面では、スリット913によりSLM908で表示される低周波成分のみが通過し、レンズ914に到達する。レンズ914の出射側では、再び、光りは平行光となり、ミラー915で反射し、再び、レンズ907を通って記録媒体906に至る。記録媒体906内では、レンズ905から来た光とレンズ907から来た光とが干渉し、その強度分布が記録媒体に記録される。
【0211】
次に、本第16実施形態によるホログラム再生時の動作を、図47を参照して説明する。レーザ光源901から出射したレーザ光は、コリメータ902で平行光に整えられ、光検出器917で遮光されなかった光がλ/4板904に入射する。λ/4板904を通過した光は、直線偏光から円偏光に変換され、レンズ905を通って集光され、記録媒体906に至る。記録媒体906では、記録された強度分布に従って光が散乱する。このとき、レンズ905を通って記録媒体906を透過する光は、記録時にレンズ907を通って記録媒体906を透過する光に対して位相共役な関係にあるので、ここでは、記録時にSLM908、PBS903およびレンズ905を通った光が再生され、記録媒体906からレンズ905の方向へ放射される。再生された光は、レンズ905を通ってλ/4板904に入射する。λ/4板904を通過した光は、円偏光から直線偏光に変換される。このとき、λ/4板904から出射した光の偏光画は、コリメータ902から入射した光の偏光面に対して垂直となり、PBS903に対してS方位になる。λ/4板904から出射した光は、PBS903へ入射し、PBS903内部で反射して光検出器909に至り、受光面上にSLM908で変調された像が結像する。この結像した像の強度分布を信号として光検出器909から取り出す。
【0212】
このような構造となっているので、再生時の光学系では、再生用の入射光と再生光が、それらの光の波面調整のために、1つのレンズ905を共用することが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、再生時の光学系ではレンズ907とレンズ912とスリット913とレンズ914とミラー915を外すことが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、記録媒体906への記録はoff−axis型とすることが可能となる。
その効果として、記録密度の向上が容易となる。
【0213】
〔第17実施形態〕
図48は、本発明の第17実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す図である。図において、1001はレーザ光源、1002はレーザ光を平行光にするコリメータ、1005は凸レンズ、1006は波画を記録する記録媒体、1007は凸レンズ、1008は光を変調する空間光変調器(以下、SLM)、1009は最終的に光学系から出てきた信号をとらえる光検出器、1012は凸レンズ、1013は光の空間周波数の低域のみを透過するスリット、1014は凸レンズ、1015はミラー、1016は遮光板、1017は遮光板である。
【0214】
PBS1003、レンズ1005、記録媒体1006、レンズ1007、SLM1008、光検出器1009の位置は、記録媒体1006の付近で光が集光するとともに、スリット1013がレンズ1012と1014のフーリエ変換面上に位置し、さらに、SLM1006を通過した光の強度分布が、光検出器1009の受光面上で像を結ぶような位置に調整する。
【0215】
この調整を行うために、例えば、レンズ1005と1007のそれぞれの焦点距離をf1とf2とする場合、レンズ1005と1007との距離はf1+f2とすることにより、レンズ1005と1007を用いた光学系をアフォーカル系とする。この時、光検出器1009がレンズ1005の焦点位置から光路長にしてz1だけ、レンズ1005から離れていたとした場合、SLM1008の位置をレンズ1005の焦点位置よりも光路長にしてz1/(−f1/f2)^2だけ、レンズ1005に近付けることで、上述したようなSLM1008からの透過光の強度分布を光検出器1009の受光面上で結像させることができる。
【0216】
レンズ1012とスリット1013とレンズ1014の位置は、レンズ1007からレンズ1012ヘ入射した光に含まれる空間周波数の低域の成分を、レンズ1014の外に取り出すように調整する。この調整を行うために、例えば、レンズ1012と1014の焦点距離をfとする場合、レンズ1012と1014との距離を2fとすることにより、レンズ1012と1014を用いた光学系をアフォーカル系とする。そして、それらレンズ1012と1014との間に、レンズ1012からはf、レンズ1014からはfだけ離した位置に、つまり、2つのレンズ1012と1014のフーリエ変換面が重なる位置に、スリット1013を置く。
【0217】
また、スリット1013の開口部の大きさは、少なくともSLM1008で表示される信号の最低空間周波数よりも低い周波数のみを通過させるものとする。例えば、SLM1008で表示される信号のある1軸の最低空間周波数をνlowとすると、スリット1013の開口部の大きさは、2νlowλfよりも小さくする。ここで、λはレーザ光源1001から出射する光の波長、fはレンズ1012と1014の焦点距離である。
【0218】
スリット1013の開口部の大きさについては、以下のようにすると、記録できる信号量を最大化できる。つまり、SLM1008で表示される信号の中で、最も低域の空間周波数、つまり、周波数0に集中する信号は、SLM1008の全面が一様の強度となる信号であるが、この場合、1軸に対するSLM1008の大きさがLであった場合、その主要成分は0.6λ/L内に収まるので、スリット1013の開口部の大きさは0.6λ/Lとする。この場合、周期L以上の正弦波および余弦波を信号として用いることが可能となる。
【0219】
もし、SLM1008の1軸に対するSLM1008の大きさがLで、周期Lの正弦波および余弦波を信号として用いないのであれば、スリット1013の開口部の大きさをλf/Lとすることで、さらに強度の強い透過光を得ることができる。
【0220】
SLM1008が2次元で表示できるものであれば、信号の軸はもう1つあり、上述した方法と同様の方法でスリット1013の開口部の大きさを求めることができる。つまり、2次元表示できるSLM1008の表示面上において、デカルト座標の座標軸をx軸とy軸と定めた時に、x軸とy軸のそれぞれにおけるSLM1008で表示される信号の最低空間周波数をνxlow、νylowとすると、スリット1013の開口部は、x軸方向に対して2νxlow λ f、y軸方向に対して2νylow λ fとなるような方形にすればよい。
【0221】
特殊な場合として、2次元表示できるSLM1008の表示面上において、局座標の座標軸をr軸とθ軸と定めた時に、信号θ軸に対して一様である場合には、r軸におけるSLM1008で表示される信号信号の最低空間周波数をνrlowとすると、スリット1013の開口部は、r軸に対して、2.44 νrlow λfとなるような円形にすればよい。ミラー1015の形状は、第14実施形態に示すものと同じである。
【0222】
次に、本第17実施形態によるホログラム記録時の動作を、図49を参照して説明する。レーザ光源1001から出射したレーザ光は、コリメータ1002で平行光に整えられ、SLM1008へ入射する。それと同時に、遮光板1016により、SLM1008へ入射する光以外は遮光する。光はSLM1008を通過するとともに変調され、レンズ1005に入射する。レンズ1005を通った光は一旦集光され、記録媒体1006を通り抜けてレンズ1007に到達する。レンズ1007の出射側では、再び、光は平行光となり、レンズ1012を通り、レンズ1012のフーリエ変換面に到達する。レンズ1012のフーリエ変換面では、スリット1013によりSLM1008で表示される低周波成分のみが通過し、レンズ1014に到達する。レンズ1014の出射側では、再び、光りは平行光となり、ミラー1015で反射し、再び、レンズ1007を通って記録媒体1006に至る。記録媒体内1006では、レンズ1005から来た光とレンズ1007から来た光とが干渉し、その強度分布が記録媒体に記録される。
【0223】
次に、本第17実施形態によるホログラム再生時の動作を、図50を参照して説明する。レーザ光源1001から出射したレーザ光は、コリメータ1002で平行光に整えられ、遮光板1017で遮光されなかった光がレンズ1005に入射する。レンズ1005を通った光は一旦集光され、記録媒体1006に至る。記録媒体1006では、記録された強度分布に従って光が散乱する。このとき、レンズ1005を通って記録媒体1006を透過する光は、記録時にレンズ1007を通って記録媒体1006を透過する光に対して位相共役な関係にあるので、ここでは、記録時にSLM1008およびレンズ1005を通った光が再生され、記録媒体1006からレンズ1005の方向へ放射される。再生された光は、レンズ1005を通って光検出器1009に至り、受光面上にSLM1008で変調された像が結像する。この結像した像の強度分布を信号として光検出器1009から取り出す。
【0224】
このような構造となっているので、再生時の光学系では、再生用の入射光と再生光が、それらの光の波面調整のために、1つのレンズ1005を共用することが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、再生時の光学系では、レンズ1007とレンズ1012とスリット1013とレンズ1014とミラー1015を外すことが可能となる。その効果として、再生器が小型化できる。また、このような構造となっているので、記録媒体1006への記録はoff−axis型とすることが可能となる。その効果として、記録密度の向上が容易となる。
【0225】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録する際に、前記物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を除去して新物体光を生成し、前記新物体光と前記参照光とを記録媒体に照射し、双方の干渉によって生じる光強度分布を前記記録媒体中に記録するようにしたので、記録媒体に情報の記録に寄与しない光が照射されることを防ぐことができ、記録媒体のダイナミックレンジを有効に活用することができるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。
【図2】本第1実施形態によるホログラム記録方法の全体構成の一例を示すブロック図である。
【図3】本第1実施形態によるホログラム再生方法を説明するための模式図である。
【図4】本発明の第2実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。
【図5】本第2実施形態によるホログラム記録方法で用いるDCカット用のマスク10を上から見た上面拡大図である。
【図6】本第2実施形態によるホログラム再生方法を説明するための模式図である。
【図7】本発明の第3実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。
【図8】本発明の第4実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。
【図9】本発明の第5実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。
【図10】本第5実施形態によるホログラム再生方法を説明するための模式図である。
【図11】本発明の第6実施形態によるホログラム記録方法を説明するための模式図である。
【図12】本第6実施形態によるホログラム再生方法を説明するための模式図である。
【図13】本発明の第7実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図14】本第7実施形態の動作原理を説明するための模式図である。
【図15】本発明の第8実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図16】本第8実施形態によるホログラム記録動作を説明するための模式図である。
【図17】本第8実施形態によるホログラム再生動作を説明するための模式図である。
【図18】本発明の第9実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図19】本第9実施形態によるホログラム記録時の動作を説明するための模式図である。
【図20】本第9実施形態によるホログラム再生時の動作を説明するための模式図である。
【図21】本第9実施形態によるホログラム記録再生装置に用いる記録媒体の厚さ方向を縦軸にとった場合の模式図である。
【図22】本第9実施形態によるホログラム記録再生装置に用いるミラー(または散乱体)の形状の例を示す概念図である。
【図23】本第9実施形態によるホログラム記録再生装置に用いる記録媒体の形状とミラー(または散乱体)の形成の例を示す模式図である。
【図24】本発明の第10実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図25】本第10実施形態によるホログラム記録時の動作を説明するための模式図である。
【図26】本第10実施形態によるホログラム再生時の動作を説明するための模式図である。
【図27】本発明の第11実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図28】本第11実施形態によるホログラム記録時の動作を説明するための模式図である。
【図29】本第11実施形態によるホログラム再生時の動作を説明するための模式図である。
【図30】本第11実施形態によるホログラム記録再生装置に用いるミラーの形状の例を示す斜視図である。
【図31】本発明の第12実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図32】本第12実施形態によるホログラム記録時の動作を説明するための模式図である。
【図33】本第12実施形態によるホログラム再生時の動作を説明するための模式図である。
【図34】本第12実施形態による半円凸レンズの形状の例を示す概念図である。
【図35】本発明の第13実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図36】本第13実施形態によるホログラム記録時の動作を説明するための模式図である。
【図37】本第13実施形態によるホログラム再生時の動作を説明するための模式図である。
【図38】本発明の第14実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図39】本第14実施形態によるホログラム記録時の動作を説明するための模式図である。
【図40】本第14実施形態によるホログラム再生時の動作を説明するための模式図である。
【図41】本第14実施形態によるホログラム記録再生装置に用いるミラーの形状の例を示す斜視図である。
【図42】本発明の第15実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図43】本第15実施形態によるホログラム記録時の動作を説明するための模式図である。
【図44】本第15実施形態によるホログラム再生時の動作を説明するための模式図である。
【図45】本発明の第16実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図46】本第16実施形態によるホログラム記録時の動作を説明するための模式図である。
【図47】本第16実施形態によるホログラム再生時の動作を説明するための模式図である。
【図48】本発明の第17実施形態によるホログラム記録再生装置の構成を示す図である。
【図49】本第17実施形態によるホログラム記録時の動作を説明するための模式図である。
【図50】本第17実施形態によるホログラム再生時の動作を説明するための模式図である。
【図51】従来技術によるホログラム記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図52】従来技術によるホログラム記録再生装置の記録時の動作を説明するための模式図である。
【図53】従来技術によるホログラム記録再生装置の再生時の動作を説明するための模式図である。
【符号の説明】
1 平行光
2 ミラー
3 ビームスプリッタ
4 参照光
5 物体光
6 2次元光変調器
7 レンズ
8 記録媒体
9 シャッタ
10 マスク
11 ガラス板
20 反射体
41 高空間周波数成分光
51 2次元変調された物体光
52 新しい物体光
100 ガラス板
110 アライメント用マーカ
200 駆動系
101,201,301,401,501,601,701,801,901,1001 レーザ光源
102,202,302,402,502,602,702,802,902,1002 コリメータ
103,203,303,803,903 偏光ビームスプリッタ(PBS)
104,204,304,804,904 λ/4板
105,205,305,405,505,605,705,805,905,1005 凸レンズ
106,206,306,406,506,606,706,806,906,1006 記録媒体
107,405,407,507,607,707,807,907,1007 凸レンズ
108,208,308,408,508,608,708,808,908,1008 空間光変調器(SLM)
109,209,309,409,509,609,709,809,909,1009 光検出器
210,610 ミラー(または散乱体)
313,513,813,913,1013 スリット
316 凹面鏡
411,511 ミラー
512 半円凸レンズ
514 半円凸レンズ
612,912 凸レンズ
715,815,915,1015 ミラー
717,816,916,1016 遮光板
812,1012 凸レンズ
814,914,1014 凸レンズ
817,917,1017 遮光版
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light on a recording medium as interference fringes, irradiates the recording medium with reference light, and diffracts the light by the interference fringes recorded on the recording medium. The present invention relates to a hologram recording method, a hologram recording device, a hologram reproducing device, and a hologram reproducing method for extracting a reproduced light beam.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light is recorded on a recording medium as interference fringes, while the recording medium is irradiated with reference light and diffracted by the interference fringes recorded on the recording medium. There is a hologram recording / reproducing method for extracting reproduction light (for example, see Non-Patent Document 1). Hereinafter, a hologram recording / reproducing method according to the related art will be described. FIG. 51 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to the related art. In the figure, 2001 is a laser light source, 2002 is a collimator that converts laser light into parallel light, 2003 is a polarization beam splitter (hereinafter, PBS) that separates light according to the direction of polarization, 2005 is a convex lens, 2006 is a medium that records a wavefront, 2007 is a convex lens, 2008 is a spatial light modulator (hereinafter, SLM) for modulating light, 2009 is a photodetector that captures a signal finally coming out of the optical system, 2011 is a mirror, and 2018 is a convex lens.
[0003]
Next, FIG. 52 is a schematic diagram for explaining an operation at the time of recording of the hologram recording / reproducing apparatus according to the related art. The laser light emitted from the laser light source 2001 is adjusted to parallel light by the collimator 2002, and the light in the P direction with respect to the PBS 2003 passes through the PBS 2003 and enters the SLM 2008. Light is transmitted and modulated by the SLM 2008. At this time, the light emitted from the SLM 2008 has a polarization plane in the S direction with respect to the PBS 2003 according to the polarization direction of the polarizer provided on the emission side of the SLM 2008. Light emitted from the SLM 2008 enters the lens 2005. The light passing through the lens 2005 is collected and reaches the 2006 medium as object light.
[0004]
On the other hand, the parallel light emitted from the collimator 2002 and having the S direction with respect to the PBS 2003 is reflected by the PBS 2003 in the mirror direction 2011. The reflected light is further reflected by the mirror 2011 and enters the lens 2018. The light passing through the lens 2018 is collected and reaches the medium 2006 as reference light. In the medium 2006, the object light coming from the lens 2005 and the reference light coming from the lens 2018 interfere with each other, and the intensity distribution is recorded on the medium.
[0005]
Next, FIG. 53 is a schematic diagram for explaining an operation at the time of reproduction of the hologram recording / reproducing apparatus according to the conventional technique. Laser light emitted from the laser light source 2001 is adjusted to parallel light by the collimator 2002, and light in the S direction with respect to the PBS 2003 is reflected by the PBS 2003 toward the mirror 2011. The reflected light is further reflected by the mirror 2011 and enters the lens 2018. The light passing through the lens 2018 is collected and reaches the medium 2006 as reference light.
[0006]
In the medium 2006, light is scattered according to the recorded intensity distribution, and part of the light reaches the photodetector 2009 through the lens 2007, and the same image as that modulated by the SLM 2008 at the time of recording is formed on the light receiving surface. Image. The intensity distribution of the formed image is extracted from the photodetector 2009 as a signal.
[0007]
[Non-patent document 1]
Junpei Tsujiuchi, “Physics Selection Book 22 Holography”, Shokabo, 1997, p. 26-27
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when a recording medium is irradiated with light, the total amount (hereinafter, dynamic range) that can react to light is generally limited. Therefore, in hologram recording, in order to record more information on a recording medium, that is, to improve the multiplicity (recording capacity), it is desirable to utilize a limited dynamic range as effectively as possible. Specifically, it is required that the amount of one exposure (one light irradiation scene of object light and reference light) required for recording information on a recording medium be kept as small as possible.
[0009]
When recording a Fourier transform hologram using a two-dimensional spatial light modulator, the intensity distribution of a Fourier transform image of object light that is optically modulated by the two-dimensional spatial light modulator and Fourier transformed by a lens has a high intensity distribution. The DC (direct current) component is often more than two orders of magnitude stronger than the frequency component.
[0010]
For this reason, in the method of exposing the spatial frequency components (spectral components) of the Fourier transform image of the object light to the recording medium and recording it as interference fringes, as in the prior art, the intensity of the irradiation light of the reference light is reduced. It is necessary to increase the intensity according to the light intensity of the DC component of the Fourier transform image. However, in practice, the distribution range of the DC component and the low-frequency component of the Fourier transform image is strongly distributed near the center on the optical axis, and thus the range in which the DC component and the low-frequency component of the object light do not exist, that is, the high-frequency component In a range where only the light is distributed, the recording medium is irradiated with more light than necessary, and as a result, there is a problem that a large dynamic range of the recording medium is consumed.
[0011]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a hologram recording method, a hologram recording apparatus, a hologram reproducing apparatus, and a hologram reproducing method that can more effectively use the dynamic range of a recording medium when performing hologram recording. The purpose is to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a hologram recording method for recording a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light as interference fringes, A new object light is generated by removing a part of the converted image or the Fresnel converted image, and the recording medium is irradiated with the new object light and the reference light, and the light intensity distribution generated by the interference between the two is recorded in the recording medium. It is characterized by recording.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the hologram recording method according to the first aspect, the new object light is generated by removing a part or all of a DC component of an optical Fourier transform image of the object light. It is characterized by.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the hologram recording method according to the first aspect, the new object light is generated by removing a part or all of a high frequency component of an optical Fourier transform image of the object light. It is characterized by the following.
[0015]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 4 is a hologram recording method for recording a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light as interference fringes, A new object beam is generated by removing part or all of the optical Fourier transform image or the Fresnel transform image, and the removed component is irradiated as a new reference beam onto the recording medium together with the new object beam, resulting from interference between the two. A light intensity distribution is recorded in the recording medium.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, in the hologram recording method according to the fourth aspect, the new reference light is a DC component of an optical Fourier transform image of the object light.
[0017]
According to a sixth aspect of the present invention, in the hologram recording method of the fourth aspect, the new reference light is a high frequency component of an optical Fourier transform image of the object light.
[0018]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a hologram recording apparatus for recording a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light as interference fringes, wherein at least one hologram recording apparatus is provided. A light source that emits light, a separating unit that separates parallel light from the light source into reference light and object light, and removes a part of the optical Fourier transform image or Fresnel transform image of the object light to form a new object light It is characterized by comprising a mask means for generating, and a recording medium on which the new object light and the reference light are simultaneously irradiated, and a light intensity distribution generated by interference between the two is recorded as interference fringes.
[0019]
According to another aspect of the present invention, there is provided a hologram recording apparatus for recording, as interference fringes, a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light. A light source, a spatial light modulator that modulates parallel light generated from reference light obtained from the parallel light emitted from the light source to generate object light, an object light generated by the spatial light modulator, A recording medium for recording, as interference fringes, a light intensity distribution generated by interference of reference light obtained from parallel light emitted from the light source on the same optical axis.
[0020]
Further, in order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 9 is a hologram recording apparatus for recording a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light, and a light source that emits parallel light. A spatial light modulator that modulates parallel light emitted from the light source to generate object light, and a part of an optical Fourier transform image or a Fresnel transform image of the object light generated by the spatial light modulator as a reference light. Reference light generating means, and the light intensity distribution generated by the interference of the object light generated by the spatial light modulator and the reference light generated by the reference light generating means on the same optical axis as interference fringes And a recording medium for recording.
[0021]
According to a tenth aspect of the present invention, in the hologram recording apparatus according to the ninth aspect, the reference light generating unit extracts a component having a low spatial frequency from the object light generated by the spatial light modulator as the reference light. It is characterized in that it is generated as a reflector.
[0022]
Further, in the invention according to claim 11, in the hologram recording apparatus according to claim 9, the reference light generation unit includes a slit that transmits a component having a low spatial frequency from the object light generated by the spatial light modulator; And a reflector configured to irradiate the recording medium with light transmitted from the slit as reference light.
[0023]
Further, in order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 12 is a hologram recording apparatus that records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light, and a light source that emits parallel light. A first optical unit that guides reference light obtained from the parallel light emitted from the light source to a different optical path, a reflector that reflects the reference light from the first optical unit into parallel light, and the reflection unit. A spatial light modulator that modulates parallel light from a body to generate object light; a second optical unit that guides the object light from the spatial light modulator onto a different optical path; A recording medium that records a light intensity distribution generated by interference between the reference light and the object light from the second optical unit as interference fringes.
[0024]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 13 is a hologram recording apparatus that records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light, and includes a light source that emits parallel light. A spatial light modulator that modulates parallel light emitted from the light source to generate object light, a first optical unit that guides the object light emitted from the spatial light modulator to a different optical path, Reference light generation means and part of the optical Fourier transform image or Fresnel transform image of the object light from the optical means as reference light, and a reflector that changes the optical path by reflecting the reference light from the reference light generation means, A second optical unit that guides the reference light from the reflector onto a different optical path, and a light intensity generated by interference between the object light from the first optical unit and the reference light from the second optical unit. Record distribution as interference fringes Characterized by comprising a recording medium.
[0025]
Also, in the invention according to claim 14, in the hologram recording apparatus according to claim 13, the reference light generating means includes a slit that transmits a component having a low spatial frequency from the object light generated by the spatial light modulator; And a reflector configured to irradiate the recording medium with light transmitted from the slit as reference light.
[0026]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the hologram recording apparatus according to the thirteenth aspect, the reference light generating unit extracts a component having a low spatial frequency from the object light generated by the spatial light modulator as the reference light. It is characterized in that it is generated as a reflector.
[0027]
Further, in order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 16 is a hologram recording apparatus that records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light, and a light source that emits parallel light. A shielding plate that shields a part of the parallel light emitted from the light source; a reflector that changes an optical path by reflecting a reference light obtained from the parallel light that travels without being shielded by the shielding plate; A spatial light modulator that modulates parallel light obtained from reference light from the body to generate object light, and an optical unit that guides the object light from the spatial light modulator on a different optical path from the reference light, A recording medium for recording, as interference fringes, a light intensity distribution generated by interference between reference light obtained from parallel light that travels without being shielded by the shielding plate and object light from the optical unit. It is characterized by.
[0028]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 17 is a hologram recording apparatus that records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light, and includes a light source that emits parallel light. A shielding plate that shields a part of the parallel light emitted from the light source; a spatial light modulator that modulates the parallel light that travels without being shielded by the shielding plate to generate object light; A reference light generating unit that uses a part of the optical Fourier transform image or the Fresnel transform image of the object light generated by the modulator as reference light, a reflector that changes the optical path by reflecting the reference light, and the spatial light modulator And a recording medium for recording a light intensity distribution generated by interference between the object light generated by the reflector and the reference light from the reflector as interference fringes.
[0029]
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the hologram recording apparatus according to the seventeenth aspect, the shielding means generates a shield of a central portion of the parallel light emitted from the light source.
[0030]
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the hologram recording apparatus according to the seventeenth aspect, the shielding means shields a peripheral portion of the parallel light emitted from the light source.
[0031]
In order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to claim 20, information recorded on the recording medium is irradiated by irradiating a reference light onto the recording medium on which the light intensity distribution is recorded as interference fringes. A hologram reproducing apparatus that reproduces at least one parallel light; an optical unit that irradiates the recording medium with the parallel light from the light source as reference light; and And a light detecting means for detecting a reproduction light which is emitted by being diffracted by the interference fringes recorded on the recording medium when irradiated on the recording medium.
[0032]
Further, in the hologram recording method according to the twentieth aspect, in the hologram recording method according to the twentieth aspect, the reference light may include a part or all of a DC component of an optical Fourier transform image of parallel light emitted from the light source. Features.
[0033]
According to a twentieth aspect of the present invention, in the hologram recording method according to the twentieth aspect, the reference light comprises part or all of a high-frequency component of an optical Fourier transform image of parallel light emitted from the light source. It is characterized by.
[0034]
Further, in order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to claim 23, the information recorded on the recording medium is irradiated by irradiating the recording medium on which the light intensity distribution is recorded as interference fringes with reference light. A hologram reproducing apparatus that reproduces at least one parallel light, and irradiating the recording medium with reference light obtained from the parallel light emitted from the light source, whereby the hologram is recorded on the recording medium. Light detecting means for detecting a reproduction light diffracted and emitted by the interference fringes, and optical means for adjusting the wavefronts of the reference light and the reproduction light on the same optical axis. .
[0035]
Further, in order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to claim 24, information recorded on the recording medium is irradiated by irradiating the recording medium on which the light intensity distribution is recorded as interference fringes with reference light. A hologram reproducing apparatus that reproduces at least one parallel light, and irradiating the recording medium with reference light obtained from the parallel light emitted from the light source, whereby the hologram is recorded on the recording medium. And a light detecting means for detecting reproduction light diffracted and emitted by the interference fringes, and an optical means for adjusting the wavefronts of the reference light and the reproduction light on different optical paths.
[0036]
In order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to claim 25, information recorded on the recording medium is irradiated by irradiating the recording medium on which the light intensity distribution is recorded as interference fringes with reference light. A hologram reproducing method for reproducing a light beam, irradiating the recording medium with at least one parallel light emitted from a light source as reference light, and the reference light is emitted by being diffracted by interference fringes recorded on the recording medium. The reproduced light to be reproduced is detected.
[0037]
According to a twentieth aspect of the present invention, in the hologram reproducing method according to the twenty-fifth aspect, the reference light comprises a part or all of a DC component of an optical Fourier transform image of the parallel light emitted from the light source. Features.
[0038]
According to a twenty-seventh aspect of the present invention, in the hologram reproducing method according to the twenty-fifth aspect, the reference light comprises a part or all of high-frequency components of an optical Fourier transform image of parallel light emitted from the light source. It is characterized by.
[0039]
In order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to claim 28, information recorded on the recording medium is irradiated by irradiating the recording medium on which the light intensity distribution is recorded as interference fringes with reference light. A hologram reproducing method for reproducing the light, wherein the reference light obtained from at least one parallel light emitted from the light source is irradiated on the recording medium, so that the reference light is diffracted by the interference fringes recorded on the recording medium. When detecting the reproduced light, the wavefronts of the reference light and the reproduced light are adjusted on the same optical axis.
[0040]
Further, in order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to claim 29, information recorded on the recording medium is irradiated by irradiating the recording medium on which the light intensity distribution is recorded as interference fringes with reference light. A hologram reproducing method for reproducing the light, wherein the reference light obtained from at least one parallel light emitted from the light source is irradiated on the recording medium, so that the reference light is diffracted by the interference fringes recorded on the recording medium. When detecting the reproduction light to be performed, the wavefronts of the reference light and the recording light are adjusted on different optical paths.
[0041]
According to the present invention, a new object light is generated by removing a part of the optical Fourier transform image or the Fresnel transform image of the object light when recording the light intensity distribution generated by the interference between the object light and the reference light as interference fringes. Then, the recording medium is irradiated with the new object light and the reference light, and the light intensity distribution generated by the interference between the two is recorded in the recording medium. Therefore, it is possible to prevent the recording medium from being irradiated with light that does not contribute to the recording of information, and it is possible to perform hologram recording that effectively utilizes the dynamic range of the recording medium.
[0042]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0043]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the hologram recording method according to the first embodiment of the present invention. In the figure, a two-dimensional spatial light modulator 6 is provided near a front focus of a lens 7 having a focal length f, and a mask 10 and a glass plate 11 for holding and transmitting the mask are provided near a rear focus. Is provided. The recording medium 8 is disposed immediately after the mask 10. In the first embodiment, an example in which the glass plate 11 is used to hold the mask 10 will be described. However, the material is not particularly limited to glass, but may be any material that allows light to pass therethrough. Further, in the first embodiment, the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern of the mask 10 is described as a triangle for the sake of explanation, but the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern is also rectangular or trapezoidal. There is no substitute for that effect.
[0044]
As the two-dimensional spatial light modulator 6, a method using a transmission type or reflection type liquid crystal element or a DMD (digital micromirror device) which is an aggregate of minute reflecting mirrors manufactured by a silicon process such as MEMS. There is.
[0045]
The mask 10 has a structure in which a metal thin film having a high reflectance is distributed on a glass substrate 11 in a specific two-dimensional pattern. As a manufacturing method, a metal with high reflectance, such as chrome, aluminum, silver, gold, and nickel, is uniformly deposited on a glass substrate by using a sputtering device or the like, and then the light is etched by a technique such as etching. A method of forming a two-dimensional pattern that transmits light is inexpensive and simple. Alternatively, by using an optical absorbing material or an optical scattering material such as a carbon thin film instead of a metal thin film having a high reflectivity, it is also possible to effectively optically cut out part of the object light.
[0046]
Next, a hologram recording operation according to the first embodiment will be described with reference to FIG. Since the transmittance or reflectance of each pixel constituting the two-dimensional spatial light modulator 6 or the polarization direction thereof is controlled in accordance with the recorded information, the object light 5 is transmitted to the two-dimensional spatial light modulator 6. When incident, it is converted into object light 51 that is optically two-dimensionally modulated in accordance with the recorded information.
[0047]
The two-dimensionally modulated object light 51 is optically Fourier-transformed by the lens 7, and the two-dimensional Fourier-transformed image is projected on the mask 10 arranged near the rear focus of the lens 7. As described above, the mask 10 has a shape in which a material that reflects light or a material that absorbs light is distributed in a two-dimensional plane in advance. Therefore, of the two-dimensional Fourier transform components of the object light 51, those projected on the region where the mask exists are reflected or absorbed.
[0048]
Therefore, the new object light 52 is composed of only the components transmitted through the mask 10 among the components of the Fourier transform image of the object light 51. That is, by using a specific two-dimensional pattern for the mask 10, it becomes possible to transmit only some specific spatial frequency components among the Fourier transform components of the object light 51. That is, the mask 10 converts the object light 51 into a new object light 52 that does not include a specific spatial frequency component of the original object light. The new object light 52 is applied to the recording medium 8 disposed immediately after the mask.
[0049]
On the other hand, since the recording medium 8 is also irradiated with the reference light 4 at the same time, both interference fringes are formed on the recording medium, and information is recorded as a hologram (interference fringe) in the recording medium. Become.
[0050]
Only the area where the reference beam 4 and the new object beam 52 are simultaneously exposed is effective for recording information as a hologram on the recording medium 8. Therefore, the two-dimensional pattern of the mask 10 is the projection pattern of the new object beam 52. It is desirable that the projection pattern of the reference light 4 and the projection pattern of the reference light 4 be substantially matched.
[0051]
As described above, in the first embodiment, by inserting the mask 10, a part of the object light 51 is cut out, a new object light 52 is generated, and this and the reference light 4 are simultaneously written on the recording medium 8. By irradiating and recording the light intensity distribution generated by the interference between the two on the recording medium 8, it is possible to prevent the recording medium 8 from being irradiated with light that does not contribute to the recording of information. Hologram recording that makes effective use of the hologram.
[0052]
In the present invention, since a part of the object light is cut out, the reference light 4 is not limited at all. Therefore, in the first embodiment of the present invention, it is possible to use a spherical wave or a phase modulation reference wave as the reference light 4. Therefore, the present invention can be applied to each of the multiplex recording systems such as the angle multiplex system, the shift multiplex system, the phase multiplex system, and the wavelength multiplex system.
[0053]
Next, FIG. 2 is a block diagram showing an example of the entire configuration of the hologram recording method according to the first embodiment. In the figure, a parallel light 1 from a light source is split into a reference light 4 and an object light 5 by a beam splitter 3. The object light 5 is converted by a two-dimensional spatial light modulator 6 into two-dimensional modulated light corresponding to two-dimensional information to be recorded. Then, a Fourier transform image of the two-dimensional modulated light of the object light 51 described above is formed at the position of the back focal plane by the lens 7.
[0054]
Next, FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the hologram reproducing method according to the first embodiment. The hologram reproduction is performed by making only the reference beam 4 incident. A lens 7 and a two-dimensional photodetector are arranged behind the recording medium 8. When the reference light 4 is applied to the recording medium 8, the reference light 4 is converted to a Fourier transform hologram recorded on the recording medium 8. And projected as a two-dimensional modulated light on a two-dimensional photodetector via a lens 7. The recorded information is reproduced by converting the two-dimensional modulated light.
[0055]
[Second embodiment]
Next, FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a hologram recording method according to a second embodiment of the present invention. In the figure, a two-dimensional spatial light modulator 6 is provided near a front focus of a lens 7 having a focal length f, and a mask 10 and a glass plate 11 for holding and transmitting the mask are provided near a rear focus. Is provided. The recording medium 8 is disposed immediately after the mask 10. In the second embodiment, an example in which a glass plate 11 is used to hold the mask 10 will be described. However, the material is not particularly limited to glass, but may be any material that allows light to pass therethrough. In the second embodiment, for the sake of explanation, the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern of the mask 10 is indicated by a rectangle, but the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern may be a triangle or a trapezoid. Even so, there is no substitute for its effect.
[0056]
The mask 10 has a structure in which a metal thin film having high reflectivity is distributed on a glass substrate 11 in a specific two-dimensional pattern. As a manufacturing method, a metal with high reflectance, such as chrome, aluminum, silver, gold, and nickel, is uniformly deposited on a glass substrate by using a sputtering device or the like, and then the light is etched by a technique such as etching. A method of forming a two-dimensional pattern that transmits light is inexpensive and simple. Alternatively, a part of the object light can be effectively optically cut out by using an optical absorption material or an optical scattering material such as a carbon thin film instead of a metal thin film having a high reflectance.
[0057]
Next, a hologram recording operation according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The object light 51 optically two-dimensionally modulated by the two-dimensional light spatial modulator 6 in accordance with the recorded information is Fourier-transformed by the lens 7, and the Fourier-transformed image is projected to a position near the rear focus of the lens 7. You. Now, assuming that the main component is the DC component among the lowest spatial frequency components that can be represented by the two-dimensional spatial light modulator 6, the two-dimensional spatial light modulator 6 is located near the back focal point near the center of the optical axis of the lens 7. The DC component of the Fourier transform image is projected.
[0058]
The mask 10 is located at a position where a two-dimensional distribution pattern of DC components included in the Fourier transform image of the object light 51 by the lens 7 is projected, and a light-shielding material (reflective material, absorbing material, Material) has the same two-dimensional distribution as the DC component.
[0059]
For example, the two-dimensional spatial light modulator 6 is composed of N × N square pixels, and when the length of one side of each pixel is d, two-dimensional light generated by the two-dimensional spatial light modulator 6 Two-dimensional distribution range H of DC component of Fourier transform image of modulated signal DC Is H DC = Λf / dN. Here, λ is the wavelength of light used for hologram recording, and f is the focal length of the lens 7. When λ = 532 nm, f = 1 cm, d = 5 μm, and N = 1000 in the above equation, the size of the two-dimensional distribution range of the DC component of the Fourier transform image generated by the two-dimensional spatial light modulator 6 is about It is estimated to be 1 μm.
[0060]
Therefore, an optical light-shielding material (reflection, absorption, or When the scattering material) is distributed in a two-dimensional plane as the mask 10, only the main DC component can be optically separated (shielded) from the Fourier transform image of the object light 51. For this reason, the object light 51 is converted into a new object light 52 that does not include a main DC component of the original object light by transmitting through the mask 10. It is necessary to match the position of the mask 10 with the projection position of the DC component of the object light 51. This can be achieved by adjusting the installation position of the glass plate 11 holding the mask 10, or by adjusting the position of the object light 5 by a lens. 7 can be controlled by adjusting the direction or angle of incidence.
[0061]
The size of the mask 10 may be up to several times the wavelength in consideration of the accuracy of manufacturing such a small-sized mask and the influence of diffracted light from the periphery of the light-shielded region. Is desirable. The positioning accuracy of the mask 10 is required to be of the order of submicron (0.1 μm).
[0062]
Furthermore, if a ternary modulation code system such as a bipolar system or a dicode system is used for a signal input to the two-dimensional spatial light modulator 6, the main DC component and the low spatial frequency component included in the object light 51 are used. Can be reduced, and as a result, the light intensity of the main DC component and the low spatial frequency component projected on the back focal plane can be reduced. It is effective in reducing processing accuracy and positioning accuracy.
[0063]
FIG. 5 is an enlarged top view of the mask 10 according to the second embodiment as viewed from above. Here, an alignment marker 110 that can be visually checked is provided outside the mask 10 so that the mask 10 can be easily aligned with the center of the optical axis of the object light. As the alignment marker 110, a cross-shaped, square-shaped, or circular-shaped pattern that can be visually confirmed with a microscope or the like is used outside the range in which the high-frequency components of the Fourier transform image are distributed around the mask 10. Is practically effective. This makes it possible to simultaneously cut the main DC component and perform accurate position control with respect to the optical axis.
[0064]
Next, FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the hologram reproducing method according to the second embodiment. The hologram reproduction is performed by making only the reference beam 4 incident. A lens 7 and a two-dimensional photodetector are arranged behind the recording medium 8. When the reference light 4 is applied to the recording medium 8, the reference light 4 is converted to a Fourier transform hologram recorded on the recording medium 8. And is projected as two-dimensional modulated light onto a two-dimensional photodetector via a lens 7. The recorded information is reproduced by converting the two-dimensional modulated light.
[0065]
As described above, in the second embodiment, the material that reflects, absorbs, or scatters light in the distribution range of the main component (DC component) of the lowest spatial frequency component that can be expressed by the two-dimensional spatial light modulator 6. By arranging the mask 10 in which is distributed, a new object beam 52 in which the light intensity of the object beam 5 applied to the recording medium 8 is reduced and suppressed can be created. By irradiating the recording medium 8 with the new object beam 52 and the reference beam 4 at the same time and recording the light intensity distribution generated by the interference between the two, the dynamic range of the recording medium 8 is used more efficiently. Hologram recording becomes possible.
[0066]
[Third embodiment]
Next, FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a hologram recording method according to a third embodiment of the present invention. In the figure, a two-dimensional spatial light modulator 6 is provided near a front focus of a lens 7 having a focal length f, and a mask 10 and a glass plate 11 for holding and transmitting the mask are provided near a rear focus. Is provided. The recording medium 8 is disposed immediately after the mask 10. In the third embodiment, an example in which a glass plate 11 is used to hold the mask 10 will be described. However, the material is not particularly limited to glass, and may be any material that can transmit light. In the third embodiment, for the sake of explanation, the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern of the mask 10 is described as a rectangle, but the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern may be triangular or trapezoidal. There is no substitute for the effect.
[0067]
The object light 51 optically modulated by the two-dimensional light spatial modulator 6 according to the recorded information is Fourier-transformed by the lens 7, and the Fourier-transformed image is projected near the rear focus of the lens 7. This Fourier transform image reflects the high spatial frequency components that can be represented by the two-dimensional spatial light modulator 6 and the structure of the two-dimensional spatial light modulator 6 (the shape and arrangement of the pixels and the elements surrounding the pixels). High spatial frequency component 60 is included.
[0068]
The mask 10 has a structure in which a light-shielding material is two-dimensionally distributed at a position where a specific high spatial frequency component included in the Fourier transform image of the object light 51 by the lens 7 is projected.
[0069]
For example, when the two-dimensional distribution pattern of the light shielding material of the mask 10 matches the two-dimensional distribution pattern on which the high spatial frequency component reflecting the structure of the two-dimensional spatial light modulator 6 is projected, the two-dimensional light space The high spatial frequency component reflecting the structure of the modulator 6 is blocked by the mask 10 and cannot reach the recording medium 8. As a result, the high spatial frequency component 60 derived from the structure of the two-dimensional spatial light modulator 6 irrelevant to the recorded information is removed from the new object light 52 applied to the recording medium 8.
[0070]
By recording the light intensity distribution generated by the interference between the new object light 52 and the reference light 4 on the recording medium 8, light that is not directly related to recorded information can be removed from the object light 51. That is, it is possible to reduce the amount of light irradiated in one exposure, and as a result, it becomes possible to perform hologram recording using the dynamic range of the recording medium more efficiently.
[0071]
[Fourth embodiment]
Next, FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a hologram recording method according to a fourth embodiment of the present invention. In the drawing, a two-dimensional spatial light modulator 6 is provided near a front focus of a lens 7 having a focal length f, and a reflection mask 100 and a glass plate holding the same and transmitting light are provided near a rear focus. 11 are provided. The reflector 20 is provided in a place where the two-dimensionally modulated object light 51 is not blocked. The recording medium 8 is disposed immediately after the reflection mask 100. In the fourth embodiment, an example in which a glass plate 11 is used to hold the mask 10 will be described. However, the material is not particularly limited to glass, and may be any material that allows light to pass therethrough. In the fourth embodiment, the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern of the reflection mask 100 and the reflector 20 is described as a triangle for the sake of explanation, but the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern may be rectangular or trapezoidal. There is no substitute for the effect even if the shape is.
[0072]
As the two-dimensional spatial light modulator 6, a method using a transmission type or reflection type liquid crystal element or a DMD (digital micromirror device) which is an aggregate of minute reflecting mirrors manufactured by a silicon process such as MEMS. There is.
[0073]
The reflection mask 100 has a structure in which a metal thin film having a high reflectance is distributed in a specific two-dimensional pattern on the glass substrate 11. As a manufacturing method, a metal with high reflectance, such as chrome, aluminum, silver, gold, and nickel, is uniformly deposited on a glass substrate by using a sputtering device or the like, and then the light is etched by a technique such as etching. A method of forming a two-dimensional pattern that transmits light is inexpensive and simple. The same material and manufacturing method as those of the reflection mask 100 may be used for the reflector 20.
[0074]
Next, a hologram recording operation according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. Since the transmittance or the reflectance of each pixel constituting the two-dimensional spatial light modulator 6 or the polarization direction thereof is controlled in accordance with the recorded information, the object light 5 is transmitted to the two-dimensional spatial light modulator 6. When incident, it is converted into object light 51 that is optically two-dimensionally modulated in accordance with the recorded information.
[0075]
The two-dimensionally modulated object light 51 is optically Fourier-transformed by the lens 7, and the two-dimensional Fourier-transformed image is projected on the reflection mask 100 arranged near the rear focal plane of the lens 7. However, as described above, since the reflection mask 100 has a shape in which a material that reflects light is distributed in a two-dimensional plane in advance, of the two-dimensional Fourier transform components of the object light 51, The light projected on the area where the light is reflected is reflected. Therefore, the new object light 52 is composed of only the components transmitted through the reflection mask 100 among the components of the Fourier transform image of the object light 51.
[0076]
Thus, by using the specific two-dimensional pattern for the reflection mask 100, it becomes possible to transmit only a part of the specific spatial frequency component among the Fourier transform components of the object light 51. That is, the object light 51 is converted by the reflection mask 100 into a new object light 52 that does not include a specific spatial frequency component of the original object light. The object light 52 irradiates the recording medium 8 disposed immediately after the reflection mask 100.
[0077]
On the other hand, part or all of the light reflected by the reflection mask 100 is reflected again by the reflector 20 and is irradiated onto the recording medium 8 from another angle. That is, some or all of the components removed from the original object light 51 play a role as reference light. On the recording medium 8, the new object light 52 and the light 41 partially removed from the original object light 51 are simultaneously irradiated to form interference fringes of both, and information is recorded as a hologram (interference fringe). You.
[0078]
As described above, in the fourth embodiment, a part or all of the object light reflected by the reflection mask 100 is reflected again by the reflector 20, and is irradiated as a reference light 41 onto the recording medium 8 from another angle. Therefore, a bulk beam splitter or the like for separating the reference light and the object light is not required. Further, since the reference light 41 is separated from the object light 51 immediately before the recording medium 8, the reference light optical system can be simplified. Furthermore, since a part of the object light 51 is used as the reference light 41, it is effective for reducing the size and energy saving of the recording apparatus.
[0079]
In the present invention, a part of the object light is cut out, reflected again on the reflector 20, and irradiated as a reference light 41 onto the recording medium 8 from another angle. Applicable.
[0080]
[Fifth Embodiment]
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the hologram recording method according to the fifth embodiment of the present invention. In the drawing, a two-dimensional spatial light modulator 6 is provided near a front focus of a lens 7 having a focal length f, and a reflection mask 100 and a glass plate holding the same and transmitting light are provided near a rear focus. 11 are provided. The reflector 20 is provided in a place where the two-dimensionally modulated object light 51 is not blocked. The recording medium 8 is disposed immediately after the reflection mask 100 disposed at a position near the rear focus of the lens 7. In the fifth embodiment, the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern of the mask 10 is described as a triangle for the sake of explanation. However, the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern may be rectangular or trapezoidal. But there is no substitute for that effect.
[0081]
The reflection mask 100 has a structure in which a metal thin film or the like having a high reflectance is distributed as a reflection material so as to have the same two-dimensional distribution pattern as the two-dimensional distribution pattern of the DC component. As a manufacturing method, a high-reflectance metal such as chrome, aluminum, silver, gold, and nickel is uniformly deposited on a glass substrate by using a Spack device or the like, and then this is etched by a technique such as etching. A method of forming a two-dimensional pattern that reflects light is inexpensive and simple. The same material and manufacturing method as those of the reflection mask 100 may be used for the reflector 20.
[0082]
Next, a hologram recording operation according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. The object light 51 optically modulated by the two-dimensional light spatial modulator 6 according to the recorded information is Fourier-transformed by the lens 7, and the Fourier-transformed image is projected to a position near the rear focal point of the lens 7. Now, assuming that the main component is the DC component among the lowest spatial frequency components that can be represented by the two-dimensional spatial light modulator 6, the two-dimensional spatial light modulator 6 is located near the back focal point near the center of the optical axis of the lens 7. The DC component of the Fourier transform image is projected.
[0083]
Since the transmittance or reflectance of each pixel constituting the two-dimensional spatial light modulator 6 or the polarization direction thereof is controlled in accordance with the recorded information, the object light 5 is transmitted to the two-dimensional spatial light modulator 6. When incident, it is converted into object light 51 that is optically two-dimensionally modulated in accordance with the recorded information. The two-dimensionally modulated object light 51 is optically Fourier-transformed by the lens 7, and the two-dimensional Fourier-transformed image is projected on the reflection mask 100 arranged near the rear focal plane of the lens 7.
[0084]
At this time, as described above, the reflection mask 100 distributes the material that reflects light in advance so that the two-dimensional distribution pattern is the same as the two-dimensional distribution pattern of the DC component of the Fourier transform image of the two-dimensional spatial light modulator 6. Because of the shape of the light, the light projected to the area where the reflective material exists in the two-dimensional Fourier transform component of the object light 51 is reflected. For this reason, the new object light 52 is composed of only the components transmitted through the reflection mask 100 among the components of the Fourier transform image of the object light 51. In other words, by using the two-dimensional distribution pattern of the DC component of the object light 51 for the reflection mask 100, it is possible to transmit a component other than the DC component in the Fourier transform component of the object light 51. That is, the object light 51 is converted by the reflection mask 100 into a new object light 52 that does not include the DC component of the original object light. The new object light 52 is applied to the recording medium 8 disposed immediately after the reflection mask 100.
[0085]
On the other hand, part or all of the light reflected by the reflection mask 100 is reflected again by the reflector 20 and is irradiated onto the recording medium 8 from another angle. That is, some or all of the components removed from the original object light 51 function as the reference light 41. A new object beam 52 and a reference beam 41 partially removed from the original object beam 51 are simultaneously irradiated on the recording medium 8 to form an interference fringe of both, and the information is recorded as a hologram (interference fringe). Is done.
[0086]
Next, FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the hologram reproducing method according to the fifth embodiment. When the object light 5 enters the two-dimensional spatial light modulator 6, it is converted into an object light 51 optically two-dimensionally modulated in accordance with recorded information. In the method of converting the DC component into the reference light, the DC component may or may not be transmitted through the two-dimensional spatial light modulator 6. The two-dimensionally modulated object light 51 is optically Fourier-transformed by the lens 7 and its DC light component is projected on a reflection mask 100 arranged near the rear focal plane of the lens 7. Then, the DC light component is applied as reference light to the recording medium 8 disposed immediately after the reflection mask 100. The reference light is diffracted by the Fourier transform hologram recorded on the recording medium 8 and is projected as a two-dimensional modulated light on the two-dimensional photodetector via the lens 7. The recorded information is reproduced by converting the two-dimensional modulated light.
[0087]
As described above, in the fifth embodiment, part or all of the DC component of the object light reflected by the reflection mask 100 is reflected again by the reflector 20, and the reference light is reflected onto the recording medium 8 from another angle. Since the light is irradiated as 41, a bulk beam splitter or the like for separating the reference light and the object light is not required. Further, since the reference light 41 is separated from the object light 51 immediately before the recording medium 8, the reference light optical system can be simplified. Furthermore, since a part of the object light 51 is used as the reference light 41, it is effective for reducing the size and energy saving of the recording apparatus.
[0088]
[Sixth embodiment]
Next, FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a hologram recording method according to a sixth embodiment of the present invention. In the drawing, a two-dimensional spatial light modulator 6 is provided near a front focus of a lens 7 having a focal length f, and a reflection mask 100 and a glass plate holding the same and transmitting light are provided near a rear focus. 11 are provided. The reflector 20 is provided in a place where the two-dimensionally modulated object light 51 is not blocked. The recording medium 8 is disposed immediately after the reflection mask 100 disposed at a position near the rear focus of the lens 7. In the sixth embodiment, the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern of the mask 10 is described as a triangle for the sake of explanation, but the cross-sectional shape of the two-dimensional pattern is also rectangular or trapezoidal. But there is no substitute for that effect.
[0089]
The object light 51 optically modulated by the two-dimensional light spatial modulator 6 according to the recorded information is Fourier-transformed by the lens 7, and the Fourier-transformed image is projected near the rear focus of the lens 7. This Fourier transform image reflects the high spatial frequency components that can be represented by the two-dimensional spatial light modulator 6 and the structure of the two-dimensional spatial light modulator 6 (the shape and arrangement of the pixels and the elements surrounding the pixels). High spatial frequency components.
[0090]
The reflection mask 100 is located at a position where a specific high spatial frequency component included in the Fourier transform image of the object light 51 by the lens 7 is projected, and the reflective material forming the mask is the same as the specific high spatial frequency component. It has a structure with the same two-dimensional distribution.
[0091]
Next, a hologram recording operation according to the sixth embodiment will be described with reference to FIG. Since the transmittance or reflectance of each pixel constituting the two-dimensional spatial light modulator 6 or the polarization direction thereof is controlled in accordance with the recorded information, the object light 5 is transmitted to the two-dimensional spatial light modulator 6. When incident, it is converted into object light 51 that is optically two-dimensionally modulated in accordance with the recorded information. The two-dimensionally modulated object light 51 is optically Fourier-transformed by the lens 7, and the two-dimensional Fourier-transformed image is projected on the reflection mask 100 arranged near the rear focus image of the lens 7.
[0092]
Therefore, when the two-dimensional distribution pattern of the reflection material of the reflection mask 100 and the two-dimensional distribution pattern on which the high spatial frequency component reflecting the structure of the two-dimensional spatial light modulator 6 is projected coincide with each other, The high spatial frequency component reflecting the structure of the spatial light modulator 6 is blocked by the reflection mask 100 and cannot reach the recording medium 8. As a result, the high spatial frequency component derived from the structure of the two-dimensional spatial light modulator 6 irrelevant to the recorded information is removed from the new object light 52 irradiated on the recording medium 8.
[0093]
On the other hand, part or all of the light reflected by the reflection mask 100 strikes the reflector 20, is reflected again, and is irradiated onto the recording medium 8 from another angle. That is, some or all of the components removed from the original object light 51 function as the reference light 41. A new object beam 52 and a reference beam 41 partially removed from the original object beam 51 are simultaneously irradiated on the recording medium 8 to form an interference fringe of both, and the information is recorded as a hologram (interference fringe). Is done.
[0094]
Next, FIG. 12 is a schematic diagram for explaining the hologram reproducing method according to the sixth embodiment. When the object light 5 enters the two-dimensional spatial light modulator 6, it is optically two-dimensionally modulated in accordance with the recorded information and converted into reference light. This reference light is optically Fourier-transformed by the lens 7 and is projected on the reflection mask 100 arranged near the back focal plane of the lens 7. Then, the high frequency component is radiated as reference light to the recording medium 8 disposed immediately after the reflection mask 100. The reference light is diffracted by the Fourier transform hologram recorded on the recording medium 8 and is projected as a two-dimensional modulated light on the two-dimensional photodetector via the lens 7. The recorded information is reproduced by converting the two-dimensional modulated light.
[0095]
As described above, in the sixth embodiment, part or all of the specific high spatial frequency component of the object light reflected by the reflection mask 100 is reflected again by the reflector 20, and is reflected on the recording medium 8 from another angle. Is irradiated as the reference light 41, so that a bulk beam splitter or the like for separating the reference light and the object light is not required. Further, since the reference light 41 is separated from the object light 51 immediately before the recording medium 8, the reference light optical system can be simplified. Furthermore, since a part of the object light 51 is used as the reference light 41, it is effective for reducing the size and energy saving of the recording apparatus.
[0096]
[Seventh embodiment]
FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the seventh embodiment of the present invention. Hereinafter, the configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the seventh embodiment will be described by taking, as an example, a case where the hologram recording method of the first embodiment described above is applied. A two-dimensional spatial light modulator 6 is arranged near the front focal point of the lens 7 having the focal length f, and a reflection mask 100 is arranged near the rear focal point. The recording medium 8 is immediately after the reflection mask 100. Further, a reflector 20 is provided so as to reflect the light reflected by the reflection mask 100 again and cross the object light on the recording medium 8. Further, a shutter 9 is arranged in front of the recording medium 8 in order to control an exposure time for irradiating the recording medium 8 with object light.
[0097]
In order to increase the recording capacity and use a recording medium having a large recording area, it is effective to move either the optical system or the recording medium in a two-dimensional plane. The seventh embodiment will be described based on a method of moving the recording medium 8. The recording medium 8 can be moved using the drive system 200 in a two-dimensional direction with respect to the optical axis. This may be a stage moving in an orthogonal xy coordinate system, or a stage moving in an rθ coordinate system in which the rotation angle of the recording medium 8 is θ and the distance from the rotation center of the recording medium 8 is a radius r. .
[0098]
Since the principle of the hologram recording operation is as described above, the description is omitted.
[0099]
FIG. 14 is a schematic diagram for explaining the operation principle of the seventh embodiment. In the hologram reproducing operation, as shown in FIG. 14, the object light 5 is blocked and only the reference light 4 is made incident. A lens 7 and a two-dimensional photodetector are arranged behind the recording medium 8. When the reference light 4 is applied to the recording medium 8, the reference light 4 is converted to a Fourier transform hologram recorded on the recording medium 8. And projected as a two-dimensional modulated light on a two-dimensional photodetector via a lens 7. The recorded information is reproduced by converting the two-dimensional modulated light.
[0100]
[Eighth Embodiment]
FIG. 15 is a schematic diagram showing the configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. In the drawing, 101 is a laser light source, 102 is a collimator that converts laser light into parallel light, 103 is a polarization beam splitter (hereinafter, PBS) that separates light according to the direction of polarization, and 104 is the time phase of polarized light in a certain direction of 2π /. A λ / 4 plate that delays by 4 radians, 105 is a convex lens, 106 is a recording medium for recording a wavefront, 107 is a convex lens, 108 is a spatial light modulator (hereinafter, SLM) that modulates light, and 109 is finally from the optical system. It is a photodetector that catches the output signal.
[0101]
The positions of the PBS 103, the lens 105, the recording medium 106, the lens 107, the SLM 108, and the photodetector 109 are such that light is condensed near the recording medium 106 and the intensity distribution of the light reflected from the SLM 108 is Is adjusted so as to be a position where an image is formed on the light receiving surface.
[0102]
In order to perform this adjustment, for example, when the respective focal lengths of the lens 105 and the lens 107 are f1 and f2, the distance between the lens 105 and the lens 107 is f1 + f2. The used optical system is an afocal system. At this time, assuming that the photodetector 109 is separated from the lens 105 by z1 in the optical path length from the focal position of the lens 105, the position of the SLM 108 is set to z1 / (-f1) in the optical path length from the focal position of the lens 107. / F2) By approaching the lens 107 by ^ 2, the intensity distribution of the reflected light from the SLM 108 as described above can be formed as an image on the light receiving surface of the photodetector 109.
[0103]
The parallel light incident on the PBS 103 from the collimator 102 is linearly polarized light, and the laser light source 101 and the PBS 103 are adjusted such that the plane of polarization is in the P direction with respect to the PBS 103.
[0104]
Since the linearly polarized light that has passed through the PBS 103 is converted into circularly polarized light by the λ / 4 plate 104, the light polarized in the high-speed axis direction and the low-speed axis direction of the λ / 4 plate 104 has the same intensity. The λ / 4 plate 104 is adjusted so that light is emitted from. As this adjustment method, for example, there is a method in which linearly polarized light having a polarization plane at an angle of 45 ° with respect to the fast axis direction of the λ / 4 plate 104 is incident on the λ / 4 plate 104. .
[0105]
Next, a hologram recording operation according to the eighth embodiment will be described with reference to FIG. Laser light emitted from the laser light source 101 is adjusted to parallel light by the collimator 102, passes through the PBS 103, and enters the lens 105. The light passing through the lens 105 is once collected, passes through the recording medium 106, and reaches the lens 107. On the exit side of the lens 107, the light becomes parallel light again and enters the SLM. The light is reflected and modulated by the SLM 108, and reaches the recording medium 106 again through the lens 107. In the recording medium 106, light coming from the lens 105 and light coming from the lens 107 interfere with each other, and the intensity distribution is recorded on the recording medium 106.
[0106]
Next, a hologram reproducing operation according to the eighth embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 101 is adjusted to parallel light by the collimator 102, passes through the PBS 103, and enters the λ / 4 plate 104. Light that has passed through the λ / 4 plate 104 is converted from linearly polarized light into circularly polarized light, condensed through a lens 105, and reaches a recording medium 106. In the recording medium 106, light is scattered according to the recorded intensity distribution, and a part of the light is incident on the λ / 4 plate 104 through the lens 105. Light that has passed through the λ / 4 plate 104 is converted from circularly polarized light to linearly polarized light. At this time, the polarization plane of the light emitted from the λ / 4 plate 104 is perpendicular to the polarization plane of the light incident from the collimator 102, and has the S direction with respect to the PBS 103. The light emitted from the λ / 4 plate 104 enters the PBS 103, is reflected inside the PBS 103, reaches the photodetector 109, and forms an image modulated by the SLM 108 on the light receiving surface. The intensity distribution of the formed image is extracted from the photodetector 109 as a signal.
[0107]
With such a structure, in the optical system at the time of reproduction, the incident light for reproduction and the reproduction light can share one lens 105 for adjusting their wavefronts. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Also, with such a structure, the lens 107 and the SLM 108 can be removed from the optical system during reproduction. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, the reference light that enters the recording medium 106 through the lens 105 and the object light that enters the recording medium 106 through the lens 107 after being reflected by the SLM 108 have the same optical axis. The above makes it possible to simplify the optical design and the assembly of the device. As an effect, the manufacturing cost can be reduced. Further, since the SLM 108 is disposed below the recording medium 106, if DC cut or high f-cut recording is applied, as in the first to seventh embodiments, the SLM 108 is converted into one beam and has a high recording density. Is possible.
[0108]
[Ninth embodiment]
Next, FIG. 18 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a ninth embodiment of the present invention. In the figure, 201 is a laser light source, 202 is a collimator that converts laser light into parallel light, 203 is a polarization beam splitter (hereinafter, PBS) that separates light according to the direction of polarization, and 204 is the time phase of polarized light in a certain direction of 2π /. A λ / 4 plate that delays by 4 radians, 205 is a convex lens, 206 is a medium for recording a wavefront, 208 is a spatial light modulator (hereinafter, SLM) that modulates light, and 209 is a signal finally coming out of the optical system. The photodetector 210 is a mirror (or scatterer) that reflects or scatters only a low spatial frequency band of light.
[0109]
The positions of the PBS 203, the lens 205, the recording medium 206, the SLM 208, the photodetector 209, and the mirror (or scatterer) 210 are such that the light is focused near the recording medium 206 and the mirror (or scatterer) 210 is The SLM 208 is positioned on the Fourier transform surface, and further adjusted so that the intensity distribution of the SLM 208 recorded on the recording medium 206 is positioned such that an image is formed on the light receiving surface of the photodetector 209.
[0110]
In order to perform this adjustment, for example, when the focal length of the lens 205 is f, the lens 205 and the mirror (or scatterer) 210 are separated by f as the optical path length. At this time, assuming that the photodetector 209 is separated from the lens 205 by z1 in the optical path length from the focal position of the lens 205, the position of the SLM 208 is set to z1 / (− f1 / f2) By approaching the lens 205 by ^ 2, the intensity distribution of the transmitted light from the SLM 208 can form an image on the light receiving surface of the photodetector 209 as described above.
[0111]
The parallel light incident on the PBS 203 from the collimator 202 is linearly polarized light, and the laser light source 201 and the PBS 203 are adjusted so that the polarization plane is in the P direction with respect to the PBS 203.
[0112]
Since the linearly polarized light that has passed through the PBS 203 is converted into circularly polarized light by the λ / 4 plate 204, the light polarized in the high-speed axis direction and the low-speed axis direction of the λ / 4 plate 204 has the same intensity as the λ / 4 plate. The λ / 4 plate 204 is adjusted so that the light is emitted from the 204. As this adjustment method, for example, there is a method in which linearly polarized light having a polarization plane at an angle of 45 ° with respect to the fast axis direction of the λ / 4 plate 204 is incident on the λ / 4 plate 204. .
[0113]
The size of the mirror (or scatterer) 210 reflects or scatters only at least frequencies lower than the lowest spatial frequency of the signal displayed by the SLM 208. For example, assuming that the lowest spatial frequency of one axis of a signal displayed by the SLM 208 is νlow, the size of the mirror (or scatterer) 210 is smaller than 2νlowλf. Here, λ is the wavelength of light emitted from the laser light source 201, and f is the focal length of the lens 205.
[0114]
When the size of the mirror (or scatterer) 210 is set as follows, the amount of recordable signals can be maximized. In other words, among the signals displayed on the SLM 208, the lowest spatial frequency, that is, the signal concentrated on the frequency 0 is a signal in which the entire surface of the SLM 208 has a uniform intensity. When the size of the SLM 208 is L, its main component falls within 0.6λf / L, so the size of the mirror (or scatterer) 210 is 0.6λf / L. In this case, it is possible to use a sine wave and a cosine wave having a period of L or more as a signal.
[0115]
If the size of the SLM 208 with respect to one axis of the SLM 208 is L and a sine wave and a cosine wave having a period L are not used as a signal, the size of the mirror (or scatterer) 210 is set to λ / L. In addition, reflected light or scattered light having higher intensity can be obtained.
[0116]
If the SLM 208 can display two-dimensionally, there is another signal axis, and the size of the mirror (or scatterer) 210 can be obtained in the same manner as described above. That is, when the coordinate axes of the Cartesian coordinates are defined as the x-axis and the y-axis on the display surface of the SLM 208 capable of two-dimensional display, the minimum spatial frequency of the signal displayed on the SLM 208 on each of the x-axis and the y-axis is νxlow, νylow. In this case, the size of the mirror (or scatterer) 210 may be a rectangle having a size of 2vxlowλf in the x-axis direction and 2vlowλf in the y-axis direction.
[0117]
As a special case, when the coordinate axes of the station coordinates are determined to be the r-axis and the θ-axis on the display surface of the SLM 208 that can be displayed two-dimensionally and are uniform with respect to the signal θ-axis, the SLM 208 on the r-axis Assuming that the lowest spatial frequency of the signal to be displayed is ν rlow, the size of the mirror (or scatterer) 210 may be a circle that is 2.44 ν rlow λ f with respect to the r-axis.
[0118]
The mirror (or scatterer) 210 may be integrated with the recording medium 206. FIGS. 21A to 21C show this example. FIGS. 21A to 21C are schematic diagrams when the thickness direction of the recording medium 206 is taken on the vertical axis, and light passing through the lens 205 propagates from above. The recording medium 206 is formed on a base. FIG. 21A shows an example in which a mirror (or a scatterer) 210 is embedded in the base. FIG. FIG. 21C shows an example in which the data is embedded in the middle, and FIG.
[0119]
FIGS. 22A and 22B are conceptual diagrams illustrating examples of the shape of the mirror (or scatterer) 210. FIG. FIGS. 22A and 22B are views of the recording medium 206 as viewed from above, and the light passing through the lens 205 propagates from the top to the bottom of the paper. FIG. 22A shows an example in which the mirror (or scatterer) 210 has a circular shape. When recording or reproduction is performed while moving the recording medium 206 in one direction, the mirror (or scatterer) is arranged on the axis in the moving direction. A mirror (or scatterer) 210 is arranged.
[0120]
When recording and reproducing with the recording medium 206 shown in FIG. 22A, recording and reproducing are performed at the brightest position while measuring the intensity of light returned from the mirror (or scatterer) 210. Recording and reproduction are performed at the position of the mirror (or scatterer) 210.
[0121]
As a method for aligning the recording medium 206 in the traveling direction and the transverse direction, for example, at least two optical detectors are arranged in an array in the moving direction and the transverse direction of the recording medium 206, and the center of the array is arranged. By moving the array so that the received light intensity becomes symmetrical, the center of the array and the position of the mirror (or scatterer) 210 are matched.
[0122]
As for the alignment of the recording medium 206 in the traveling direction, for example, by measuring the light intensity of the light detector at the center of the above-described light detector array while moving the recording medium 206, the light intensity becomes the strongest. By moving the recording medium 206 as described above, the position of the center of the array and the position of the mirror (or scatterer) 210 are matched.
[0123]
In the above description of the two types of positioning, the case where the moving targets are the optical detector array and the recording medium 206 are described, respectively, but these may be the recording medium 206 and the optical detector, respectively.
[0124]
FIG. 22B is an example in which the mirror (or scatterer) 210 is linear, and a linear mirror (or scatterer) 210 is formed in parallel with the axis in the traveling direction. In the case of recording and reproducing with the recording medium 206 of FIG. 22B, the recording and reproducing are performed at the brightest position while measuring the intensity of the light returned from the mirror (or the scatterer) 210, so that the mirror is reproduced. Recording or reproduction is performed at the position of (or scatterer) 210. As a method for aligning the recording medium 206 in the traveling direction and the transverse direction, for example, at least two optical detectors are arranged in an array in the moving direction and the transverse direction of the recording medium 206, and the center of the array is arranged. By moving the array so that the received light intensity becomes symmetrical, the center of the array and the position of the mirror (or scatterer) 210 are matched.
[0125]
In the above description of the positioning, the case where the moving target is the optical detector array is described, but these may be the recording medium 206 respectively.
[0126]
Next, FIGS. 23A and 23B are schematic diagrams showing examples of the shape of a recording medium and the formation of a mirror (or a scatterer). Here, the linear mirror (or scatterer) 210 shown in FIG. 22B is shown, but the same applies to the circular mirror (or scatterer) 210 shown in FIG. 22A.
[0127]
FIG. 23A shows an example of a card-type recording medium 206, in which a mirror (or scatterer) 210 is formed on a straight line. One side of the recording medium 206 is parallel to the linear mirror (or scatterer) 210. During recording and reproduction, the recording medium 206 is moved in the same direction as the direction in which the line extends. Each line is used as a track formed on a normal recording medium 206.
[0128]
FIG. 23B shows an example of a disk-type recording medium 206, in which a mirror (or scatterer) 210 is formed concentrically. The center of the recording medium 206 and the center of the mirror (or scatterer) 210 are at the same position. During recording and reproduction, the disk is rotated. Each circle is used as a track formed on a normal recording medium 206.
[0129]
Next, an operation during hologram recording according to the ninth embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 201 is adjusted to parallel light by the collimator 202 and enters the SLM 208. The light passes through the SLM 208 and is modulated, passes through the PBS 203, and enters the lens 205.
[0130]
The light passing through the lens 205 passes through the recording medium 206 and reaches the Fourier transform surface of the lens 205. On the Fourier transform surface of the lens 205, the low frequency component displayed on the SLM 208 is reflected or scattered by the mirror (or scatterer) 210 and reaches the recording medium 206. In the recording medium 206, the light coming from the lens 205 and the light coming from the mirror (or scatterer) 210 interfere with each other, and the intensity distribution is recorded on the recording medium 206.
[0131]
Next, an operation during hologram reproduction according to the ninth embodiment will be described with reference to FIG. Laser light emitted from the laser light source 201 is adjusted to parallel light by the collimator 202, passes through the PBS 203, and enters the λ / 4 plate 204. Light that has passed through the λ / 4 plate 204 is converted from linearly polarized light into circularly polarized light, condensed through a lens 205, and reaches a recording medium 206. In the recording medium 206, light is scattered according to the recorded intensity distribution. At this time, light transmitted through the recording medium 206 through the lens 205 is reflected or scattered from the mirror (or scatterer) 210 during recording and has a phase conjugate relationship with light transmitted through the recording medium 206. Here, the light that has passed through the SLM 208 and the lens 205 during recording is reproduced and emitted from the recording medium 206 toward the lens 205. The reproduced light enters the λ / 4 plate 204 through the lens 205. Light that has passed through the λ / 4 plate 204 is converted from circularly polarized light to linearly polarized light. At this time, the polarization plane of the light emitted from the λ / 4 plate 204 is perpendicular to the polarization image of the light incident from the collimator 202, and has the S direction with respect to the PBS 203. The light emitted from the λ / 4 plate 204 enters the PBS 203, is reflected inside the PBS 203, reaches the photodetector 209, and forms an image modulated by the SLM 208 on the light receiving surface. The intensity distribution of the formed image is taken out from the photodetector 209 as a signal.
[0132]
With such a structure, in the optical system at the time of reproduction, if the mirror (or scatterer) 210 is a separate component from the recording medium 206, the mirror (or scatterer) 210 is removed. It becomes possible. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. In addition, with such a structure, in the optical system at the time of reproduction, the incident light for reproduction and the reproduction light can share one lens 205 for adjusting the wavefront of the light. It becomes. As an effect, the size of the regenerator can be reduced.
[0133]
In addition, because of such a structure, in the optical system of the recording system, when the mirror (or scatterer) 210 is integrated, the mirror (or scatterer) 210 is attached to the recording system to the recording device. This is unnecessary. As an effect, the size of the recorder can be reduced. Further, with such a structure, the reference light reflected or scattered from the mirror (or scatterer) 210 and incident on the recording medium 206 and the SLM 208 and transmitted through the lens 205 to the recording medium 206 Since the incident object light is on the same optical axis, it is possible to simplify the optical design and the assembly of the device. As an effect, the manufacturing cost can be reduced.
[0134]
[Tenth embodiment]
FIG. 24 is a schematic diagram showing the configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the tenth embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 301 denotes a laser light source; 302, a collimator that converts laser light into parallel light; 303, a polarization beam splitter (hereinafter, PBS) that separates light according to the direction of polarization; Λ / 4 plate that delays by 4 radians, 305 is a convex lens, 306 is a recording medium for recording a wavefront, 308 is a spatial light modulator (hereinafter, SLM) that modulates light, and 309 is a signal finally coming out of the optical system. 313 is a slit that transmits only the low frequency band of light, and 316 is a spherical concave mirror.
[0135]
The positions of the PBS 303, the lens 305, the recording medium 306, the SLM 308, the photodetector 309, the mirror 311, the slit 313, and the concave mirror 316 are such that the light is focused near the recording medium 306 and the slit 313 is located on the Fourier transform surface of the lens 305. Further, the intensity distribution of the SLM 308 recorded on the recording medium 306 is adjusted so as to be a position where an image is formed on the light receiving surface of the photodetector 309.
[0136]
In this method, for example, when the focal length of the lens 305 is f, the distance between the lens 305 and the slit 313 is f. Further, the opening of the slit 313 is made to coincide with the center of curvature of the spherical concave mirror 316. At this time, assuming that the photodetector 309 is separated from the lens 305 by z1 in the optical path length from the focal position of the lens 305, the position of the SLM 308 is set to z1 / (-f1 + f2) in the optical path length from the focal position of the lens 305. ) By approaching the lens 305 by Δ2, the intensity distribution of the transmitted light from the SLM 308 as described above can be determined on the light receiving surface of the photodetector 309.
[0137]
The parallel light incident on the PBS 303 from the collimator 302 is linearly polarized light, and the laser light source 301 and the PBS 303 are adjusted so that the plane of polarization is in the P direction with respect to the PBS 303.
[0138]
Since the linearly polarized light passing through the PBS 303 is converted into circularly polarized light by the λ / 4 plate 304, the light deflected in the high-speed axis direction and the low-speed axis direction of the λ / 4 plate 304 is the same from the λ / 4 plate 304. The λ / 4 plate 304 is adjusted so as to emit light with high intensity. As this adjustment method, for example, there is a method in which linearly polarized light having a polarization plane at an angle of 45 ° with respect to the high-speed axis direction of the λ / 4 plate 304 is incident on the λ / 4 plate 304. .
[0139]
The size of the opening of the slit 313 is such that only a frequency lower than the lowest spatial frequency of the signal displayed on the SLM 308 is transmitted. For example, assuming that the lowest spatial frequency of one axis of a signal displayed on the SLM 308 is νlow, the size of the opening of the slit 313 is smaller than 2 νlow λf. Here, λ is the wavelength of light emitted from the laser light source 301, and f is the focal length between the lens 305 and the concave mirror 316.
[0140]
When the size of the opening of the slit 313 is as follows, the amount of recordable signals can be maximized. That is, among the signals displayed on the SLM 308, the lowest spatial frequency, that is, the signal concentrated on the frequency 0 is a signal in which the entire surface of the SLM 308 has a uniform intensity. When the size of the SLM 308 is L, its main component falls within 0.6λf / L, so the size of the opening of the slit 313 is 0.6λf / L. In this case, it is possible to use a sine wave and a cosine wave having a period of L or more as a signal.
[0141]
If the size of the SLM 308 with respect to one axis of the SLM 308 is L and a sine wave and a cosine wave having a period L are not used as a signal, the size of the opening of the slit 313 is set to λf / L. Strong transmitted light can be obtained.
[0142]
If the SLM 308 can display two-dimensionally, there is another signal axis, and the size of the opening of the slit 313 can be obtained by the same method as described above. That is, when the coordinate axes of the Cartesian coordinates are defined as the x-axis and the y-axis on the display surface of the SLM 308 capable of two-dimensional display, the minimum spatial frequency of the signal displayed by the SLM 308 on each of the x-axis and the y-axis is νxlow, νylow. Then, the opening of the slit 313 may be formed in a square shape having 2νxlowλf in the x-axis direction and 2νylowλf in the y-axis direction.
[0143]
As a special case, when the coordinate axes of the station coordinates are defined as the r-axis and the θ-axis on the display surface of the SLM 308 capable of two-dimensional display, and the signal is uniform with respect to the signal θ-axis, the SLM 308 on the r-axis Assuming that the lowest spatial frequency of the displayed signal is ν rlow, the opening of the slit 313 is 2.44 ν rlow with respect to the r axis.
What is necessary is just to make it circular so that it may become λf.
[0144]
Next, an operation during hologram recording according to the tenth embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 301 is adjusted to parallel light by the collimator 302 and enters the SLM 308. The light passes through the SLM 308 and is modulated, passes through the PBS 303, and enters the lens 305.
[0145]
The light passing through the lens 305 is once collected, passes through the recording medium 306, and reaches the Fourier transform surface of the lens 305. On the Fourier transform surface of the lens 305, only the low frequency components displayed on the SLM 308 by the slit 313 pass, are reflected by the concave mirror 316, and pass through the slit 313 again to reach the recording medium 306. In the recording medium 306, the light coming from the lens 305 and the light coming from the slit 313 interfere, and the intensity distribution is recorded on the medium.
[0146]
Next, the operation of reproducing a hologram according to the tenth embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 301 is adjusted to parallel light by the collimator 302, passes through the PBS 303, and enters the λ / 4 plate 304. Light that has passed through the λ / 4 plate 304 is converted from linearly polarized light into circularly polarized light, condensed through a lens 305, and reaches a recording medium 306. In the recording medium 306, light is scattered according to the recorded intensity distribution. At this time, the light that passes through the recording medium 306 through the lens 305 has a phase conjugate relationship with the light that passes through the recording medium 306 through the slit 313 during recording. The light passing through 305 is reproduced and emitted from the recording medium 306 toward the lens 305.
[0147]
The reproduced light enters the λ / 4 plate 304 through the lens 305. Light that has passed through the λ / 4 plate 304 is converted from circularly polarized light to linearly polarized light. At this time, the polarization plane of the light emitted from the λ / 4 plate 304 is perpendicular to the polarization plane of the light incident from the collimator 302, and has the S direction with respect to the PBS 303. The light emitted from the λ / 4 plate 304 enters the PBS 303, is reflected inside the PBS 303, reaches the photodetector 309, and forms an image modulated by the SLM 308 on the light receiving surface. The intensity distribution of the formed image is extracted from the photodetector 309 as a signal.
[0148]
With such a structure, in the optical system at the time of reproduction, the incident light for reproduction and the reproduction light can share one lens 305 in order to adjust the wavefront of the light. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, the reference light incident on the recording medium 306 from the slit 313 and the object light incident on the recording medium 306 through the lens 305 after passing through the SLM 308 are on the same optical axis. Therefore, it is possible to simplify the optical design and the assembly of the device. As an effect, the manufacturing cost can be reduced.
[0149]
[Eleventh embodiment]
Next, FIG. 27 is a schematic diagram showing the configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the eleventh embodiment of the present invention. In the figure, 401 is a laser light source, 402 is a collimator for converting laser light into parallel light, 405 is a convex lens, 406 is a recording medium for recording a wavefront, 407 is a convex lens, and 408 is a spatial light modulator (hereinafter, SLM) for modulating light. ) And 409 are photodetectors for capturing signals finally output from the optical system, and 411 is a mirror.
[0150]
The positions of the lens 405, the recording medium 406, the lens 407, the SLM 408, and the photodetector 409 are such that the light is condensed near the recording medium 406 and the intensity distribution of the light transmitted through the SLM 408 is the light receiving surface of the photodetector 409. Adjust the position so that an image is formed above.
[0151]
In order to perform this adjustment, for example, when the focal lengths of the lens 405 and the lens 407 are f1 and f2, respectively, the distance between the lens 405 and the lens 407 is f1 + f2. Let the system be an afocal system. At this time, assuming that the photodetector 409 is separated from the lens 405 by z1 in the optical path length from the focal position of the lens 405, the position of the SLM 408 is set to z1 / (− f1) in the optical path length from the focal position of the lens 407. / F2) By approaching the lens 407 by ^ 2, the intensity distribution of the transmitted light from the SLM 408 as described above can be formed as an image on the light receiving surface of the photodetector 409.
[0152]
Next, FIGS. 30A and 30B are perspective views showing examples of the shape of the mirror 411. FIG. FIG. 30A shows an example in which one side of two rectangles is bonded to each other, and the upper surface is coated with a reflective film. Light enters from above and is reflected upward. FIG. 30B shows an example in the case of a conical shape, in which a portion corresponding to the bottom surface is open, and a reflective film is coated on the inside of the side surface. Light enters from above and is reflected upward.
[0153]
Next, the operation during hologram recording according to the eleventh embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 401 is adjusted to parallel light by the collimator 402 and enters the lens 405. The light passing through the lens 405 is once collected, passes through the recording medium 406, and reaches the lens 407. On the exit side of the lens 407, the light becomes parallel light again, is reflected by the mirror 411, and enters the SLM 408. The light passes through the SLM 408 and is modulated, and reaches the recording medium 406 again through the lens 407. In the recording medium 406, light coming from the lens 405 and light coming from the lens 407 interfere, and the intensity distribution is recorded on the medium.
[0154]
Next, the operation during hologram reproduction according to the eleventh embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 401 is adjusted to parallel light by the collimator 402 of 402, and enters the lens 405. The light passing through the lens 405 is once collected and reaches the recording medium 406. In the recording medium 406, light is scattered according to the recorded intensity distribution, and part of the light reaches the photodetector 409 through the lens 405, and an image modulated by the SLM 408 is formed on the light receiving surface. The intensity distribution of the formed image is extracted from the photodetector 409 as a signal.
[0155]
With such a structure, in the optical system at the time of reproduction, the incident light for reproduction and the reproduction light can share one lens 405 for adjusting the wavefront of the light. . As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Also, with such a structure, the lens 407, the SLM 408, and the mirror 411 can be removed from the optical system during reproduction. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, recording on the recording medium 406 can be of an off-axis type. As an effect, the recording density can be easily improved. Further, since the SLM 108 is disposed below the recording medium 106, if DC cut or high f-cut recording is applied, as in the first to seventh embodiments, the SLM 108 is converted into one beam and has a high recording density. Is possible.
[0156]
[Twelfth embodiment]
FIG. 31 is a schematic diagram showing the configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the twelfth embodiment of the present invention. In the drawing, reference numeral 501 denotes a laser light source; 502, a collimator for converting laser light into parallel light; 505, a convex lens; 506, a recording medium for recording a wavefront; 507, a convex lens; 508, a spatial light modulator (hereinafter, SLM) for modulating light. ), 509 is a photodetector that captures a signal finally output from the optical system, 511 is a mirror, 512 is a semicircular convex lens having a semicircular shape, 513 is a slit that transmits only a low spatial frequency band of light, 514 Is a semicircular convex lens having a semicircular shape.
[0157]
The positions of the lens 505, the recording medium 506, the lens 507, the SLM 508, and the photodetector 509 are such that light is focused near the recording medium 506, and the slit 513 is located on the Fourier transform plane of the lens 512 and the lens 514. The intensity distribution of the SLM 508 recorded on the recording medium 506 is adjusted so as to be at a position where an image is formed on the light receiving surface of the photodetector 509.
[0158]
In order to perform this adjustment, for example, when the focal lengths of the lens 505 and the lens 507 are f1 and f2, respectively, the distance between the lens 505 and the lens 507 is set to f1 + f2, so that the lens 505 and the lens 507 are used. The optical system is an afocal system. At this time, assuming that the photodetector 509 is separated from the lens 505 by z1 in the optical path length from the focal position of the lens 505, the position of the SLM 508 is set to z1 / (− f1) in the optical path length from the focal position of the lens 505. / F2) By approaching the lens 505 by ^ 2, the intensity distribution of the transmitted light from the SLM 508 as described above can be imaged on the light receiving surface of the photodetector 509.
[0159]
Next, FIG. 34 is a conceptual diagram showing an example of the shape of the semicircular convex lenses 512 and 514 according to the twelfth embodiment. The outer shapes of the semicircular convex lenses 512 and 514 are semicircular, as indicated by solid lines. The black circle in the figure indicates the thickest part, which is on the axis of symmetry of the vertical line of the lens, and is the midpoint of a line segment separated by the outer shape on the axis of symmetry. The dashed line is a line for the thickness of the lens, and indicates a line representing equal thickness. The black circle indicates the thickest portion, and the thinner portion near the lens.
[0160]
The positions of the semicircular convex lens 512, the slit 513, and the semicircular convex lens 514 are adjusted so that a low frequency component of the spatial frequency included in the light incident on the semicircular convex lens 512 from the lens 505 is extracted outside the semicircular convex lens 514. I do.
[0161]
In order to perform this adjustment, for example, when the focal length of the semicircular convex lenses 512 and 514 is f, the distance between the semicircular convex lenses 512 and 514 is 2f, so that the optical system using the semicircular convex lenses 512 and 514 is used. Is an afocal system. Then, between these semicircular convex lenses 512 and 514, a position separated by f from the semicircular convex lens 512 and by f from the semicircular convex lens 514, that is, the Fourier transform surfaces of the two semicircular convex lenses 512 and 514 overlap. The slit 513 is placed at the position.
[0162]
The size of the opening of the slit 513 is such that only a frequency lower than the lowest spatial frequency of the signal displayed on the SLM 508 is passed at least. For example, assuming that the lowest spatial frequency of a certain axis of a signal displayed by the SLM 508 is νlow, the size of the opening of the slit 513 is smaller than 2νlowλf. Here, λ is the wavelength of light emitted from the laser light source 501, and f is the focal length of the semicircular convex lenses 512 and 514.
[0163]
When the size of the opening of the slit 513 is set as follows, the amount of recordable signals can be maximized. That is, among the signals displayed by the SLM 508, the lowest spatial frequency, that is, the signal concentrated at the frequency 0 is a signal in which the entire surface of the SLM 508 has a uniform intensity. If the size of the SLM 508 is L, its main component falls within 0.6 λf / L, so the size of the opening of the slit 513 is 0.6 λf / L. In this case, it is possible to use a sine wave and a cosine wave having a period of L or more as a signal.
[0164]
If the size of the SLM 508 with respect to one axis of the SLM 508 is L and a sine wave and a cosine wave having a period L are not used as a signal, the size of the opening of the slit 513 is set to λf / L. Strong transmitted light can be obtained.
[0165]
If the SLM 508 can display two-dimensionally, there is another signal axis, and the size of the opening of the slit 513 can be obtained by the same method as described above. That is, when the coordinate axes of the Cartesian coordinates are defined as the x-axis and the y-axis on the display surface of the SLM 508 capable of two-dimensional display, the minimum spatial frequency of the signal displayed by the SLM 508 on each of the x-axis and the y-axis is νxlow, νylow. Then, the opening of the slit 513 may be formed in a square shape having 2νxlow λ f in the x-axis direction and 2νylow λ f in the y-axis direction.
[0166]
As a special case, when the coordinate axes of the station coordinates are defined as the r axis and the θ axis on the display surface of the SLM 508 capable of two-dimensional display and are uniform with respect to the signal θ axis, the SLM 508 on the r axis Assuming that the lowest spatial frequency of the signal represented by νrlow is νrlow, the opening of the slit 513 is 2.44 νrlow with respect to the r axis.
What is necessary is just to make it circular so that it may become λf.
[0167]
Next, an operation during hologram recording according to the twelfth embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 501 is adjusted to parallel light by the collimator 502 and enters the SLM 508. The light passes through the SLM 508 and is modulated and enters the lens 505. The light passing through the lens 505 is once collected, passes through the recording medium 506, and reaches the lens 507. On the exit side of the lens 507, the light becomes parallel light again, passes through the semicircular convex lens 512, and reaches the Fourier transform surface of the lens 512. On the Fourier transform plane of the semicircular convex lens 512, only the low frequency components displayed by the SLM 508 pass through the slit 513 and reach the lens 514. On the emission side of the lens 514, the light becomes parallel light again, is reflected by the mirror 511, and reaches the recording medium 506 again through the lens 507. In the recording medium 506, light coming from the lens 505 and light coming from the lens 507 interfere with each other, and the intensity distribution is recorded on the recording medium 506.
[0168]
Next, the operation at the time of reproducing the hologram according to the twelfth embodiment will be described with reference to FIG. First, before irradiating the laser beam, the recording medium 506 is rotated by 180 ° about the optical axis of the lens 505. Laser light emitted from the laser light source 501 is adjusted to parallel light by the collimator 502 and enters the lens 505. Light passing through the lens 505 is once collected and reaches the recording medium 506. In the recording medium 506, light is scattered according to the recorded intensity distribution. At this time, the light that passes through the recording medium 506 through the lens 505 has a phase conjugate relationship with the light that passes through the recording medium 506 through the lens 507 during recording. The light passing through the lens 505 is reproduced and emitted from the recording medium 506 toward the lens 505. The reproduced light reaches the light detector 509 through the lens 505, and an image modulated by the SLM 508 is formed on the light receiving surface. The intensity distribution of the formed image is taken out from the photodetector 509 as a signal.
[0169]
With such a structure, in the optical system at the time of reproduction, the incident light for reproduction and the reproduction light can share one lens 505 for adjusting the wavefront of the light. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, the lens 507, the mirror 511, the semicircular convex lens 512, the slit 513, and the semicircular convex lens 514 can be removed from the optical system during reproduction. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, recording on the recording medium 506 can be of an off-axis type. As an effect, the recording density can be easily improved.
[0170]
[Thirteenth embodiment]
FIG. 35 is a schematic diagram showing the configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the thirteenth embodiment of the present invention. In the drawing, reference numeral 601 denotes a laser light source; 602, a collimator for converting laser light into parallel light; 605, a convex lens; 606, a medium for recording a wavefront; 607, a convex lens; 608, a spatial light modulator (hereinafter, SLM) for modulating light. , 609 is a photodetector, 610 is a mirror (or scatterer), and 612 is a convex lens.
[0171]
The positions of the lens 605, the medium 606, the lens 607, the SLM 608, the photodetector 609, the mirror (or scatterer) 610, and the convex lens 612 are such that light is condensed near the recording medium 606 and the mirror (or scatterer) 610 Are located on the Fourier transform plane of the lens 612, and the intensity distribution of the light passing through the SLM 608 is adjusted to a position where an image is formed on the light receiving plane of the photodetector 609. In order to perform this adjustment, for example, when the respective focal lengths of the lenses 605 and 607 are f1 and f2, the distance between the lenses 605 and 607 is set to f1 + f2, so that the optical system using the lenses 605 and 607 is used. Afocal system. When the focal length of the lens 612 is f3, the distance between the lens 612 and the mirror (or scatterer) 610 is f3. At this time, assuming that the photodetector 609 is separated from the lens 605 by z1 in the optical path length from the focal position of the lens 605, the position of the SLM 608 is set to z1 / (−) in the optical path length from the focal position of the lens 605. By approaching the lens 605 by f1 / f2) ^ 2, the intensity distribution of the transmitted light from the SLM 608 as described above can be imaged on the light receiving surface of the photodetector 609.
[0172]
The size of the mirror (or scatterer) 610 is such that it reflects or scatters only frequencies that are at least lower than the lowest spatial frequency of the signal displayed by the SLM 608. For example, assuming that the lowest spatial frequency of one axis of a signal displayed by the SLM 608 is νlow, the size of the mirror (or scatterer) 610 is smaller than 2νlowλf3. Here, λ is the wavelength of light emitted from the laser light source 601, and f3 is the focal length of the lens 612.
[0173]
When the size of the mirror (or scatterer) 610 is set as follows, the amount of recordable signals can be maximized. In other words, among the signals displayed by the SLM 608, the spatial frequency in the lowest band, that is, the signal concentrated at the frequency 0 is a signal in which the entire surface of the SLM 608 has a uniform intensity. When the size of the SLM 608 is L, its main component falls within 0.6λf / L, so the size of the mirror (or scatterer) 610 is 0.6λf / L. In this case, it is possible to use a sine wave and a cosine wave having a period of L or more as a signal.
[0174]
If the size of the SLM 608 with respect to one axis of the SLM 608 is L and a sine wave and a cosine wave having a period L are not used as a signal, the size of the mirror (or scatterer) 610 is set to λf / L. Thus, transmitted light having higher intensity can be obtained.
[0175]
If the SLM 608 can display two-dimensionally, there is another signal axis, and the size of the mirror (or scatterer) 610 can be obtained by a method similar to the method described above. That is, when the coordinate axes of the Cartesian coordinates are defined as the x-axis and the y-axis on the display surface of the SLM 608 capable of two-dimensional display, the minimum spatial frequency of the signal displayed by the SLM 608 on each of the x-axis and the y-axis is νxlow, νylow. In this case, the mirror (or scatterer) 610 may be formed in a rectangular shape having 2νxlowλf in the x-axis direction and 2νlowλf in the y-axis direction.
[0176]
As a special case, when the coordinate axes of the station coordinates are determined to be the r-axis and the θ-axis on the display surface of the SLM 608 capable of two-dimensional display, and are uniform with respect to the signal θ-axis, the SLM 608 on the r-axis Assuming that the lowest spatial frequency of the displayed signal is νrlow, the mirror (or scatterer) 610 may have a circular shape with 2.44 νrlow λf with respect to the r-axis.
[0177]
Next, an operation during hologram recording according to the thirteenth embodiment will be described with reference to FIG. Laser light emitted from the laser light source 601 is adjusted to parallel light by the collimator 602, and is incident on the SLM 608. The light passes through the SLM 608 and is modulated, and enters the lens 605. The light passing through the lens 605 is once collected, passes through the recording medium 606, and reaches the lens 607. On the emission side of the lens 607, the light becomes parallel light again, passes through the lens 612, and reaches the Fourier transform surface of the lens 612. On the Fourier transform surface of the lens 612, the lowest frequency component displayed on the SLM 608 is reflected or scattered by the mirror (or scatterer) 610, and reaches the lens 612 again. On the emission side of the lens 612, the light becomes parallel light again, and reaches the recording medium 606 again through the lens 607. In the recording medium 606, the light coming from the lens 605 and the light coming from the lens 607 interfere, and the intensity distribution is recorded on the recording medium.
[0178]
Next, an operation during hologram reproduction according to the thirteenth embodiment will be described with reference to FIG. First, before irradiating the laser beam, the recording medium 606 is rotated by 180 ° about the optical axis of the lens 605. Laser light emitted from the laser light source 601 is adjusted to parallel light by the collimator 602, and enters the lens 605. Light passing through the lens 605 is once collected and reaches the recording medium 606. In the recording medium 606, light is scattered according to the recorded intensity distribution. At this time, the light that passes through the recording medium 606 through the lens 605 has a phase conjugate relationship with the light that passes through the recording medium 606 through the lens 607 at the time of recording. The light passing through 605 is reproduced and emitted from the recording medium 606 toward the lens 605. The reproduced light reaches the light detector 609 through the lens 605, and an image modulated by the SLM 608 is formed on the light receiving surface. The intensity distribution of the formed image is extracted from the photodetector 609 as a signal.
[0179]
With such a structure, in the optical system at the time of reproduction, the incident light for reproduction and the reproduction light can share one lens 605 for adjusting the wavefront of the light. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Also, with such a structure, the lens 607, the mirror (or scatterer) 610, and the lens 612 can be removed from the optical system during reproduction. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, recording on the recording medium 606 can be of an off-axis type. As an effect, the recording density can be easily improved.
[0180]
[14th embodiment]
FIG. 38 is a schematic diagram showing the configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the fourteenth embodiment of the present invention. In the figure, 701 is a laser light source, 702 is a collimator for converting laser light into parallel light, 705 is a convex lens, 706 is a recording medium for recording a wavefront, 707 is a convex lens, and 708 is a spatial light modulator (hereinafter, SLM) for modulating light. ) And 709, a photodetector for capturing a signal finally output from the optical system, 715 a mirror, and 716 a light shielding plate.
[0181]
The positions of the lens 705, the recording medium 706, the lens 707, the SLM 708, and the photodetector 709 are such that the light is condensed near the recording medium 706 and the intensity distribution of the light transmitted through the SLM 708 is on the light receiving surface of the photodetector 709. Adjust the position to connect the image with.
[0182]
In order to perform this adjustment, for example, when the respective focal lengths of the lenses 705 and 707 are f1 and f2, the distance between the lenses 705 and 707 is set to f1 + f2, so that the optical system using the lenses 705 and 707 is realized. Afocal system. At this time, assuming that the photodetector 709 is separated from the lens 705 by z1 in the optical path length from the focal position of the lens 705, the position of the SLM 708 is set to z1 / (-f1) in the optical path length from the focal position of the lens 707. / F2) By approaching the lens 707 by ^ 2, the intensity distribution of the transmitted light from the SLM 708 as described above can be formed as an image on the light receiving surface of the photodetector 709.
[0183]
FIGS. 41A and 41B are perspective views showing examples of the shape of the mirror 715. FIG. FIG. 41A shows an example of a folding screen shape in which four rectangular sides are stuck together, and the upper surface is coated with a reflective film. Light enters from above and is reflected upward. FIG. 41 (b) shows an example of a Mexican hat shape formed by combining two cones, and the upper surface is coated with a reflective film. Light enters from above and is reflected upward.
[0184]
Next, an operation during hologram recording according to the fourteenth embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 701 is adjusted to parallel light by the collimator 702, and light not shielded by the light shielding plate 716 enters the lens 705. The light passing through the lens 705 is once collected, passes through the recording medium 706, and reaches the lens 707. At the exit side of the lens 707, the light becomes parallel light again, is reflected by the mirror 715, and enters the SLM 708. The light passes through the SLM 708 and is modulated, and reaches the recording medium 706 again through the lens 707. In the recording medium 706, the light coming from the lens 705 and the light coming from the lens 707 interfere, and the intensity distribution is recorded on the recording medium.
[0185]
Next, the operation during hologram reproduction according to the fourteenth embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 701 is adjusted to parallel light by the collimator 702, and light not shielded by the light shielding plate 716 enters the lens 705. Light passing through the lens 705 is once collected and reaches the recording medium 706. In the recording medium 706, light is scattered according to the recorded intensity distribution, and part of the light reaches the photodetector 709 through the lens 705, and an image modulated by the SLM 708 is formed on the light receiving surface. The intensity distribution of the formed image is extracted from the photodetector 709 as a signal.
[0186]
With such a structure, in the optical system at the time of reproduction, the incident light for reproduction and the reproduction light can share one lens 705 to adjust the wavefront of the light. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, the lens 707, the SLM 708, and the mirror 715 can be removed from the optical system during reproduction. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, recording on the recording medium 706 can be of an off-axis type. As an effect, the recording density can be easily improved. Further, since the SLM 108 is disposed below the recording medium 106, if DC cut or high f-cut recording is applied, as in the first to seventh embodiments, the SLM 108 is converted into one beam and has a high recording density. Is possible.
[0187]
[Fifteenth Embodiment]
FIG. 42 is a schematic diagram showing the configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the fifteenth embodiment of the present invention. Reference numeral 801 denotes a laser light source; 802, a collimator that converts laser light into parallel light; 803, a polarization beam splitter (hereinafter, PBS) that separates light according to the direction of polarization; 804, the time phase of polarization in a certain direction by 2π / 4 radians. A λ / 4 plate for delaying, 805 is a convex lens, 806 is a recording medium for recording a wavefront, 807 is a convex lens, 808 is a spatial light modulator (hereinafter, SLM) for modulating light, and 809 finally comes out of the optical system. A photodetector for capturing a signal, 812 is a convex lens, 813 is a slit that transmits only the reduction of the spatial frequency of light, 814 is a convex lens, 815 is a mirror, 816 is a light shielding plate, and 817 is a light shielding plate.
[0188]
The positions of the PBS 803, the lens 805, the recording medium 806, the lens 807, the SLM 808, and the photodetector 809 are such that light is focused near the recording medium 806, and the slit 813 is located on the Fourier transform plane of the lenses 812 and 814; Further, the intensity distribution of the light passing through the SLM 806 is adjusted to a position where an image is formed on the light receiving surface of the photodetector 809.
[0189]
In order to perform this adjustment, for example, when the focal lengths of the lenses 805 and 807 are f1 and f2, the distance between the lenses 805 and 807 is set to f1 + f2, so that the optical system using the lenses 805 and 807 is used. Afocal system. At this time, assuming that the photodetector 809 is separated from the lens 805 by z1 in the optical path length from the focal position of the lens 805, the position of the SLM 808 is set to z1 / (-f1) in the optical path length from the focal position of the lens 805. / F2) By approaching the lens 805 by ^ 2, the intensity distribution of the transmitted light from the SLM 808 as described above can be imaged on the light receiving surface of the photodetector 809.
[0190]
The parallel light incident on the PBS 803 from the collimator 802 is linearly polarized light, and the laser light source 801 and the PBS 803 are adjusted so that the polarization image has the P direction with respect to the PBS 803.
[0191]
Since the linearly polarized light that has passed through the PBS 803 is converted into circularly polarized light by the λ / 4 plate 804, the light deflected in the high-speed axis direction and the low-speed axis direction of the λ / 4 plate 804 is the same from the λ / 4 plate 804. The λ / 4 plate 804 is adjusted so that light is emitted with high intensity. As this adjustment method, for example, there is a method in which linearly polarized light having a polarization plane at an angle of 45 ° with respect to the high-speed axis direction of the λ / 4 plate 804 is incident on the λ / 4 plate 804. .
[0192]
The positions of the lens 812, the slit 813, and the lens 814 are adjusted so that a low-frequency component of the spatial frequency included in the light incident on the lens 807 from the lens 807 is extracted out of the lens 814. To make this adjustment, for example, when the focal length of the lenses 812 and 814 is f, the distance between the lenses 812 and 814 is 2f, so that the optical system using the lenses 812 and 814 is an afocal system. I do. Then, a slit 813 is placed between the lenses 812 and 814 at a position f away from the lens 812 and at a distance f from the lens 814, that is, at a position where the Fourier transform surfaces of the two lenses 812 and 814 overlap.
[0193]
Further, the size of the opening of the slit 813 is such that only a frequency lower than the lowest spatial frequency of the signal displayed by the SLM 808 is passed at least. For example, if the lowest spatial frequency of a certain axis of a signal displayed by the SLM 808 is νlow, the size of the opening of the slit 813 is smaller than 2νlowλf. Here, λ is the wavelength of light emitted from the laser light source 801, and f is the focal length of the lenses 812 and 814.
[0194]
When the size of the opening of the slit 813 is set as follows, the recordable signal amount can be maximized. That is, among the signals displayed on the SLM 808, the lowest spatial frequency, that is, the signal concentrated on the frequency 0 is a signal in which the entire surface of the SLM 808 has a uniform intensity. If the size of the SLM 808 is L, its main component falls within 0.6 λf / L, so the size of the opening of the slit 813 is 0.6 λf / L. In this case, it is possible to use a sine wave and a cosine wave having a period of L or more as a signal.
[0195]
If the size of the SLM 808 with respect to one axis of the SLM 808 is L and a sine wave and a cosine wave having a period L are not used as a signal, the size of the opening of the slit 813 is set to λf / L. Strong transmitted light can be obtained.
[0196]
If the SLM 808 can display two-dimensionally, there is another signal axis, and the size of the opening of the slit 813 can be obtained by the same method as described above. That is, when the coordinate axes of the Cartesian coordinates are defined as the x-axis and the y-axis on the display surface of the SLM capable of two-dimensional display, the minimum spatial frequency of the signal displayed by the SLM 808 on each of the x-axis and the y-axis is νxlow, νylow. Then, the opening of the slit 813 may be formed in a square shape having 2νxlowλf in the x-axis direction and 2νylowλf in the y-axis direction.
[0197]
As a special case, when the coordinate axes of the station coordinates are defined as the r axis and the θ axis on the display surface of the SLM 808 capable of two-dimensional display and the signal is uniform with respect to the signal θ axis, the display is performed by the SLM on the r axis. Assuming that the lowest spatial frequency of the signal to be obtained is ν r1ow, the opening of the slit 813 may be formed in a circular shape with 2.44 ν rlow λ f with respect to the r axis. The shape of the mirror 815 is the same as that shown in the fourteenth embodiment.
[0198]
Next, the operation during hologram recording according to the fifteenth embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 801 is adjusted to parallel light by the collimator 802, and enters the SLM 808. At the same time, the light blocking plate 816 blocks light other than light incident on the SLM 808. The light passes through the SLM 808 and is modulated, passes through the PBS 803, and enters the lens 805. The light passing through the lens 805 is once collected, passes through the recording medium 806, and reaches the lens 807. On the exit side of the lens 807, the light becomes parallel light again, passes through the lens 812, and reaches the Fourier transform surface of the lens 812. On the Fourier transform plane of the lens 812, only the low frequency components displayed by the SLM 808 pass through the slit 813 and reach the lens 814. On the emission side of the lens 814, the light becomes parallel light again, is reflected by the mirror 815, and reaches the recording medium 806 again through the lens 807. In the recording medium 806, the light coming from the lens 805 and the light coming from the lens 807 interfere, and the intensity distribution is recorded on the recording medium.
[0199]
Next, the operation at the time of reproducing the hologram according to the fifteenth embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 801 is adjusted to parallel light by the collimator 802, and light not blocked by the photodetector 817 enters the λ / 4 plate 804. Light that has passed through the λ / 4 plate 804 is converted from linearly polarized light into circularly polarized light, condensed through a lens 805, and reaches a recording medium 806. In the recording medium 806, light is scattered according to the recorded intensity distribution. At this time, since the light transmitted through the recording medium 806 through the lens 805 has a phase conjugate relationship with the light transmitted through the lens 807 during recording, the SLM 808 and the PBS 803 during recording are used here. And the light passing through the lens 805 is reproduced and emitted from the recording medium 806 toward the lens 805. The reconstructed light passes through the lens 805 and enters λ / 4804. Light that has passed through the λ / 4 plate 804 is converted from circularly polarized light to linearly polarized light. At this time, the polarization plane of the light emitted from the λ / 4 plate 804 is perpendicular to the polarization plane of the light incident from the collimator 802, and has the S direction with respect to the PBS 803. Light emitted from the λ / 4 plate 804 enters the PBS 803, is reflected inside the PBS 803, reaches the photodetector 809, and forms an image modulated by the SLM 808 on the light receiving surface. The intensity distribution of the formed image is extracted from the photodetector 809 as a signal.
[0200]
With such a structure, in the optical system at the time of reproduction, the incident light for reproduction and the reproduction light can share one lens 805 for adjusting the wavefront of the light. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, the lens 807, the lens 812, the slit 813, the lens 814, and the mirror 815 can be removed from the optical system at the time of reproduction. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, recording on the recording medium 806 can be of an off-axis type. As an effect, the recording density can be easily improved.
[0201]
[Sixteenth embodiment]
FIG. 45 is a schematic diagram showing the configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the sixteenth embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 901 denotes a laser light source; 902, a collimator that converts laser light into parallel light; 903, a polarization beam splitter (hereinafter, PBS) that separates light according to the direction of polarization; 904, the time phase of polarization in a certain direction is 2π / Λ / 4 plate that delays by 4 radians, 905 is a convex lens, 906 is a recording medium for recording a wavefront, 907 is a convex lens, 908 is a spatial light modulator (hereinafter, SLM) that modulates light, and 909 is finally transmitted from the optical system. A photodetector that captures the output signal, 912 is a convex lens, 913 is a slit that transmits only the reduction of the spatial frequency of light, 914 is a convex lens, 915 is a mirror, 916 is a light shielding plate, and 917 is a light shielding plate.
[0202]
The positions of the PBS 903, the lens 905, the recording medium 906, the lens 907, the SLM 908, and the photodetector 909 are such that light is focused near the recording medium 806, and the slit 913 is located on the Fourier transform plane of the lenses 912 and 914. Further, the intensity distribution of the light passing through the SLM 906 is adjusted to a position where an image is formed on the light receiving surface of the photodetector 909.
[0203]
In order to perform this adjustment, for example, when the respective focal lengths of the lenses 905 and 907 are f1 and f2, the distance between the lenses 905 and 907 is set to f1 + f2, so that the optical system using the lenses 905 and 907 is used. Afocal system. At this time, assuming that the photodetector 909 is separated from the lens 905 by z1 in the optical path length from the focal position of the lens 905, the position of the SLM 908 is set to z1 / (-f1) in the optical path length from the focal position of the lens 905. / F2) By approaching the lens 905 by ^ 2, the intensity distribution of the transmitted light from the SLM 908 as described above can be formed as an image on the light receiving surface of the photodetector 909.
[0204]
The parallel light incident on the PBS 903 from the collimator 902 is linearly polarized light, and the laser light source 901 and the PBS 903 are adjusted so that the plane of polarization is in the P direction with respect to the PBS 903. Since the linearly polarized light that has passed through the PBS 903 is converted into circularly polarized light by the λ / 4 plate 904, the light deflected in the high-speed axis direction and the low-speed axis direction of the λ / 4 plate 904 has the same intensity from the λ / 4 plate 904. The λ / 4 plate 904 is adjusted so that the light is emitted. As the adjustment method, for example, there is a method in which linearly polarized light having a polarization image at an angle of 45 ° with respect to the high-speed axis direction of the λ / 4 plate 904 is incident on the λ / 4 plate 904.
[0205]
The positions of the lens 912, the slit 913, and the lens 914 are adjusted so that a low frequency component of the spatial frequency included in the light that has entered the lens 912 from the lens 907 is extracted out of the lens 914. In order to make this adjustment, for example, when the focal length of the lenses 912 and 914 is f, the distance between the lenses 912 and 914 is 2f, so that the optical system using the lenses 912 and 914 becomes an afocal system. I do. A slit 913 is placed between the lenses 912 and 914 at a position separated by f from the lens 912 and at a distance f from the lens 914, that is, at a position where the Fourier transform surfaces of the two lenses 912 and 914 overlap. .
[0206]
The size of the opening of the slit 913 is such that only a frequency lower than the lowest spatial frequency of the signal displayed on the SLM 908 is passed. For example, assuming that the lowest spatial frequency of a certain axis of a signal displayed by the SLM 908 is νlow, the size of the opening of the slit 913 is smaller than 2νlow λf. Here, λ is the wavelength of light emitted from the laser light source 901, and f is the focal length of the lenses 912 and 914.
[0207]
When the size of the opening of the slit 913 is as follows, the amount of recordable signals can be maximized. That is, among the signals displayed by the SLM 908, the lowest spatial frequency, that is, the signal concentrated at the frequency 0 is a signal in which the entire surface of the SLM 908 has a uniform intensity. If the size of the SLM 908 is L, its main component falls within 0.6 λf / L, so the size of the opening of the slit 913 is 0.6 λf / L. In this case, it is possible to use a sine wave and a cosine wave having a period of L or more as a signal.
[0208]
If the size of the SLM 908 with respect to one axis of the SLM 908 is L and a sine wave and a cosine wave having a period L are not used as a signal, the size of the opening of the slit 913 is set to λf / L. Strong transmitted light can be obtained. If the SLM 908 can display two-dimensionally, there is another signal axis, and the size of the opening of the slit 913 can be obtained by the same method as described above. That is, when the coordinate axes of the Cartesian coordinates are defined as the x-axis and the y-axis on the display surface of the SLM 908 capable of two-dimensional display, the minimum spatial frequencies of the signals displayed by the SLM 908 on the x-axis and the y-axis are νxlow and νylow. Then, the hole of the slit 913 may be formed in a square shape having 2νxlowλf in the x-axis direction and 2νlowλλf in the y-axis direction.
[0209]
As a special case, when the coordinate axes of the station coordinates are determined to be the r axis and the θ axis on the display surface of the SLM 908 capable of two-dimensional display and are uniform with respect to the signal θ axis, the SLM 908 on the r axis is used. Assuming that the lowest spatial frequency of the signal to be displayed is νrlow, the opening of the slit 913 may have a circular shape with 2.44 νrlow λf with respect to the r axis.
[0210]
Next, an operation during hologram recording according to the sixteenth embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 901 is adjusted to parallel light by the collimator 902, and enters the SLM 908. At the same time, the light blocking plate 916 blocks light other than light incident on the SLM 908. The light passes through the SLM 908 and is modulated, passes through the PBS 903, and enters the lens 905. The light passing through the lens 905 is once collected, passes through the recording medium 906, and reaches the lens 907. On the emission side of the lens 907, the light becomes parallel light again, passes through the lens 912, and reaches the Fourier transform surface of the lens 912. On the Fourier transform plane of the lens 912, only the low frequency components displayed by the SLM 908 pass through the slit 913 and reach the lens 914. On the exit side of the lens 914, the light becomes parallel light again, is reflected by the mirror 915, and reaches the recording medium 906 again through the lens 907. In the recording medium 906, light coming from the lens 905 and light coming from the lens 907 interfere, and the intensity distribution is recorded on the recording medium.
[0211]
Next, the operation at the time of reproducing the hologram according to the sixteenth embodiment will be described with reference to FIG. Laser light emitted from the laser light source 901 is adjusted to parallel light by the collimator 902, and light not blocked by the photodetector 917 is incident on the λ / 4 plate 904. Light that has passed through the λ / 4 plate 904 is converted from linearly polarized light into circularly polarized light, condensed through a lens 905, and reaches a recording medium 906. In the recording medium 906, light is scattered according to the recorded intensity distribution. At this time, the light transmitted through the recording medium 906 through the lens 905 has a phase conjugate relationship with the light transmitted through the lens 907 through the lens 907 at the time of recording. Therefore, here, the SLM 908 and the PBS 903 at the time of recording. And the light passing through the lens 905 is reproduced and emitted from the recording medium 906 toward the lens 905. The reproduced light enters the λ / 4 plate 904 through the lens 905. Light that has passed through the λ / 4 plate 904 is converted from circularly polarized light to linearly polarized light. At this time, the polarization image of the light emitted from the λ / 4 plate 904 is perpendicular to the polarization plane of the light incident from the collimator 902, and has the S orientation with respect to the PBS 903. Light emitted from the λ / 4 plate 904 enters the PBS 903, is reflected inside the PBS 903, reaches the photodetector 909, and forms an image modulated by the SLM 908 on the light receiving surface. The intensity distribution of the formed image is extracted from the photodetector 909 as a signal.
[0212]
With such a structure, in the optical system at the time of reproduction, the incident light for reproduction and the reproduction light can share one lens 905 for adjusting the wavefront of the light. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, the lens 907, the lens 912, the slit 913, the lens 914, and the mirror 915 can be removed from the optical system at the time of reproduction. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, recording on the recording medium 906 can be of an off-axis type.
As an effect, the recording density can be easily improved.
[0213]
[Seventeenth embodiment]
FIG. 48 is a view showing the configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the seventeenth embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1001 denotes a laser light source; 1002, a collimator for converting laser light into parallel light; 1005, a convex lens; 1006, a recording medium for recording wave images; 1007, a convex lens; 1008, a spatial light modulator (hereinafter, referred to as a light modulator); SLM), 1009 is a photodetector that captures a signal finally coming out of the optical system, 1012 is a convex lens, 1013 is a slit that transmits only the low frequency band of light, 1014 is a convex lens, 1015 is a mirror, and 1016 is a mirror. Light shields 1017 are light shields.
[0214]
The positions of the PBS 1003, the lens 1005, the recording medium 1006, the lens 1007, the SLM 1008, and the photodetector 1009 are such that the light is focused near the recording medium 1006 and the slit 1013 is located on the Fourier transform plane of the lenses 1012 and 1014. Further, the intensity distribution of the light passing through the SLM 1006 is adjusted to a position where an image is formed on the light receiving surface of the photodetector 1009.
[0215]
In order to perform this adjustment, for example, when the respective focal lengths of the lenses 1005 and 1007 are f1 and f2, the distance between the lenses 1005 and 1007 is f1 + f2, so that the optical system using the lenses 1005 and 1007 can be used. Afocal system. At this time, assuming that the photodetector 1009 is separated from the lens 1005 by z1 in the optical path length from the focal position of the lens 1005, the position of the SLM 1008 is set to z1 / (− f1) in the optical path length from the focal position of the lens 1005. / F2) By approaching the lens 1005 by ^ 2, the intensity distribution of the transmitted light from the SLM 1008 as described above can be imaged on the light receiving surface of the photodetector 1009.
[0216]
The positions of the lens 1012, the slit 1013, and the lens 1014 are adjusted so that a low-frequency component of the spatial frequency included in the light incident on the lens 1012 from the lens 1007 is extracted out of the lens 1014. In order to perform this adjustment, for example, when the focal length of the lenses 1012 and 1014 is f, the optical system using the lenses 1012 and 1014 is changed to an afocal system by setting the distance between the lenses 1012 and 1014 to 2f. I do. A slit 1013 is placed between the lenses 1012 and 1014 at a position separated by f from the lens 1012 and by f from the lens 1014, that is, at a position where the Fourier transform surfaces of the two lenses 1012 and 1014 overlap. .
[0219]
Also, the size of the opening of the slit 1013 is such that only a frequency lower than the lowest spatial frequency of the signal displayed on the SLM 1008 is passed. For example, assuming that the lowest spatial frequency of a certain axis of a signal displayed on the SLM 1008 is νlow, the size of the opening of the slit 1013 is smaller than 2νlowλf. Here, λ is the wavelength of light emitted from the laser light source 1001, and f is the focal length of the lenses 1012 and 1014.
[0218]
When the size of the opening of the slit 1013 is set as follows, the recordable signal amount can be maximized. In other words, among the signals displayed by the SLM 1008, the lowest spatial frequency, that is, the signal concentrated at the frequency 0 is a signal in which the entire surface of the SLM 1008 has a uniform intensity. When the size of the SLM 1008 is L, its main component falls within 0.6λ / L, and thus the size of the opening of the slit 1013 is 0.6λ / L. In this case, it is possible to use a sine wave and a cosine wave having a period of L or more as a signal.
[0219]
If the size of the SLM 1008 with respect to one axis of the SLM 1008 is L and a sine wave and a cosine wave having a period L are not used as a signal, the size of the opening of the slit 1013 is set to λf / L. Strong transmitted light can be obtained.
[0220]
If the SLM 1008 can display two-dimensionally, there is another signal axis, and the size of the opening of the slit 1013 can be obtained by the same method as described above. That is, when the coordinate axes of the Cartesian coordinates are defined as the x-axis and the y-axis on the display surface of the SLM 1008 that can be displayed two-dimensionally, the minimum spatial frequencies of the signals displayed by the SLM 1008 on the x-axis and the y-axis are νxlow and νlow. Then, the opening of the slit 1013 may have a rectangular shape having 2νxlowλf in the x-axis direction and 2νylowλf in the y-axis direction.
[0221]
As a special case, when the coordinate axes of the station coordinates are determined to be the r axis and the θ axis on the display surface of the SLM 1008 that can be displayed two-dimensionally, and the signal is uniform with respect to the signal θ axis, the SLM 1008 on the r axis Assuming that the lowest spatial frequency of the signal to be displayed is νrlow, the opening of the slit 1013 may have a circular shape with 2.44 νrlow λf with respect to the r axis. The shape of the mirror 1015 is the same as that shown in the fourteenth embodiment.
[0222]
Next, the operation during hologram recording according to the seventeenth embodiment will be described with reference to FIG. Laser light emitted from the laser light source 1001 is adjusted to parallel light by the collimator 1002, and enters the SLM 1008. At the same time, the light blocking plate 1016 blocks light other than light incident on the SLM 1008. The light passes through the SLM 1008 and is modulated and enters the lens 1005. Light passing through the lens 1005 is once collected, passes through the recording medium 1006, and reaches the lens 1007. On the exit side of the lens 1007, the light becomes parallel light again, passes through the lens 1012, and reaches the Fourier transform surface of the lens 1012. On the Fourier transform plane of the lens 1012, only the low frequency components displayed by the SLM 1008 pass through the slit 1013 and reach the lens 1014. On the emission side of the lens 1014, the light becomes parallel light again, is reflected by the mirror 1015, and reaches the recording medium 1006 through the lens 1007 again. In the recording medium 1006, the light coming from the lens 1005 and the light coming from the lens 1007 interfere with each other, and the intensity distribution is recorded on the recording medium.
[0223]
Next, the operation at the time of reproducing the hologram according to the seventeenth embodiment will be described with reference to FIG. The laser light emitted from the laser light source 1001 is adjusted to parallel light by the collimator 1002, and light not shielded by the light shielding plate 1017 enters the lens 1005. Light that has passed through the lens 1005 is once collected and reaches the recording medium 1006. In the recording medium 1006, light is scattered according to the recorded intensity distribution. At this time, the light transmitted through the recording medium 1006 through the lens 1005 has a phase conjugate relationship with the light transmitted through the lens 1007 through the lens 1007 during recording. Light passing through 1005 is reproduced and emitted from the recording medium 1006 toward the lens 1005. The reproduced light reaches the photodetector 1009 through the lens 1005, and an image modulated by the SLM 1008 is formed on the light receiving surface. The intensity distribution of the formed image is extracted from the photodetector 1009 as a signal.
[0224]
With such a structure, in the optical system at the time of reproduction, the incident light for reproduction and the reproduction light can share one lens 1005 for adjusting the wavefront of the light. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Also, with such a structure, the lens 1007, the lens 1012, the slit 1013, the lens 1014, and the mirror 1015 can be removed from the optical system during reproduction. As an effect, the size of the regenerator can be reduced. Further, with such a structure, recording on the recording medium 1006 can be of an off-axis type. As an effect, the recording density can be easily improved.
[0225]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when recording a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light as interference fringes, a part of the optical Fourier transform image or Fresnel transform image of the object light is recorded. The new object light is generated by removing the light, the new object light and the reference light are applied to the recording medium, and the light intensity distribution generated by the interference between the two is recorded in the recording medium. Irradiation with light that does not contribute to information recording can be prevented, and the advantage that the dynamic range of the recording medium can be used effectively can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a hologram recording method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the overall configuration of the hologram recording method according to the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a hologram reproducing method according to the first embodiment.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a hologram recording method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged top view of a DC cut mask 10 used in the hologram recording method according to the second embodiment as viewed from above.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a hologram reproducing method according to the second embodiment.
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a hologram recording method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a hologram recording method according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a hologram recording method according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a hologram reproducing method according to the fifth embodiment.
FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a hologram recording method according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a hologram reproducing method according to a sixth embodiment.
FIG. 13 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a schematic diagram for explaining the operation principle of the seventh embodiment.
FIG. 15 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a schematic diagram for explaining a hologram recording operation according to the eighth embodiment.
FIG. 17 is a schematic diagram for explaining a hologram reproducing operation according to the eighth embodiment.
FIG. 18 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a schematic diagram for explaining an operation during hologram recording according to the ninth embodiment.
FIG. 20 is a schematic diagram for explaining an operation during hologram reproduction according to the ninth embodiment.
FIG. 21 is a schematic diagram when the thickness direction of the recording medium used in the hologram recording / reproducing apparatus according to the ninth embodiment is taken along the vertical axis.
FIG. 22 is a conceptual diagram showing an example of the shape of a mirror (or scatterer) used in the hologram recording / reproducing apparatus according to the ninth embodiment.
FIG. 23 is a schematic diagram showing an example of the shape of a recording medium and the formation of a mirror (or scatterer) used in the hologram recording / reproducing apparatus according to the ninth embodiment.
FIG. 24 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 25 is a schematic diagram for explaining an operation during hologram recording according to the tenth embodiment.
FIG. 26 is a schematic diagram for explaining an operation during hologram reproduction according to the tenth embodiment.
FIG. 27 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to an eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 28 is a schematic diagram for explaining an operation during hologram recording according to the eleventh embodiment.
FIG. 29 is a schematic diagram for explaining an operation at the time of reproducing a hologram according to the eleventh embodiment.
FIG. 30 is a perspective view showing an example of the shape of a mirror used in the hologram recording / reproducing apparatus according to the eleventh embodiment.
FIG. 31 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a twelfth embodiment of the present invention.
FIG. 32 is a schematic diagram for explaining an operation during hologram recording according to the twelfth embodiment.
FIG. 33 is a schematic diagram for explaining an operation during hologram reproduction according to the twelfth embodiment.
FIG. 34 is a conceptual diagram showing an example of the shape of a semicircular convex lens according to the twelfth embodiment.
FIG. 35 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a thirteenth embodiment of the present invention.
FIG. 36 is a schematic diagram for explaining an operation during hologram recording according to the thirteenth embodiment.
FIG. 37 is a schematic diagram for explaining an operation during hologram reproduction according to the thirteenth embodiment.
FIG. 38 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a fourteenth embodiment of the present invention.
FIG. 39 is a schematic view for explaining the operation during hologram recording according to the fourteenth embodiment.
FIG. 40 is a schematic diagram for explaining an operation during hologram reproduction according to the fourteenth embodiment.
FIG. 41 is a perspective view showing an example of the shape of a mirror used in the hologram recording / reproducing apparatus according to the fourteenth embodiment.
FIG. 42 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a fifteenth embodiment of the present invention.
FIG. 43 is a schematic view for explaining the operation during hologram recording according to the fifteenth embodiment.
FIG. 44 is a schematic view for explaining the operation during hologram reproduction according to the fifteenth embodiment.
FIG. 45 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a sixteenth embodiment of the present invention.
FIG. 46 is a schematic diagram for explaining an operation during hologram recording according to the sixteenth embodiment.
FIG. 47 is a schematic diagram for explaining the operation during hologram reproduction according to the sixteenth embodiment.
FIG. 48 is a view showing the configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a seventeenth embodiment of the present invention.
FIG. 49 is a schematic view for explaining the operation during hologram recording according to the seventeenth embodiment.
FIG. 50 is a schematic view for explaining the operation during hologram reproduction according to the seventeenth embodiment.
FIG. 51 is a schematic view showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a conventional technique.
FIG. 52 is a schematic diagram for explaining an operation at the time of recording of the hologram recording / reproducing apparatus according to the related art.
FIG. 53 is a schematic diagram for explaining an operation at the time of reproduction of the hologram recording / reproduction device according to the related art.
[Explanation of symbols]
1 Parallel light
2 mirror
3 Beam splitter
4 Reference light
5 Object light
6 Two-dimensional light modulator
7 Lens
8 Recording media
9 Shutter
10 Mask
11 Glass plate
20 Reflector
41 High spatial frequency component light
51 2D modulated object light
52 New object light
100 glass plate
110 Alignment marker
200 drive system
101,201,301,401,501,601,701,801,901,1001 Laser light source
102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, 802, 902, 1002 Collimator
103, 203, 303, 803, 903 Polarizing beam splitter (PBS)
104, 204, 304, 804, 904 λ / 4 plate
105,205,305,405,505,605,705,805,905,1005 convex lens
106, 206, 306, 406, 506, 606, 706, 806, 906, 1006 Recording medium
107, 405, 407, 507, 607, 707, 807, 907, 1007 convex lens
108, 208, 308, 408, 508, 608, 708, 808, 908, 1008 Spatial light modulator (SLM)
109, 209, 309, 409, 509, 609, 709, 809, 909, 1009 Photodetector
210,610 mirror (or scatterer)
313,513,813,913,1013 slit
316 concave mirror
411,511 mirror
512 semicircular convex lens
514 semicircular convex lens
612,912 convex lens
715, 815, 915, 1015 mirror
717,816,916,1016 Light shielding plate
812,1012 convex lens
814,914,1014 convex lens
817,917,1017 Shading plate

Claims (29)

物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録するホログラム記録方法であって、
前記物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を除去して新物体光を生成し、前記新物体光と前記参照光とを記録媒体に照射し、双方の干渉によって生じる光強度分布を前記記録媒体中に記録することを特徴とするホログラム記録方法。
A hologram recording method for recording a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light as interference fringes,
A part of the optical Fourier transform image or the Fresnel transform image of the object light is removed to generate a new object light, and the recording medium is irradiated with the new object light and the reference light, and a light intensity distribution generated by interference between the two. Is recorded in the recording medium.
前記新物体光は、前記物体光の光学フーリエ変換像のDC成分の一部もしくは全部を除去して生成されることを特徴とする請求項1記載のホログラム記録方法。The hologram recording method according to claim 1, wherein the new object light is generated by removing a part or all of a DC component of an optical Fourier transform image of the object light. 前記新物体光は、前記物体光の光学フーリエ変換像の高周波数成分の一部もしくは全部を除去して生成されることを特徴とする請求項1記載のホログラム記録方法。2. The hologram recording method according to claim 1, wherein the new object light is generated by removing a part or all of high frequency components of an optical Fourier transform image of the object light. 物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録するホログラム記録方法であって、
前記物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部もしくは全部を除去して新物体光を生成し、除去された成分を新参照光として、前記新物体光とともに記録媒体に照射し、双方の干渉によって生じる光強度分布を前記記録媒体中に記録することを特徴とするホログラム記録方法。
A hologram recording method for recording a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light as interference fringes,
A new object light is generated by removing a part or all of the optical Fourier transform image or the Fresnel transform image of the object light, and the removed component is irradiated as a new reference light together with the new object light onto a recording medium. A hologram recording method, wherein a light intensity distribution generated by interference of light is recorded in the recording medium.
前記新参照光は、前記物体光の光学フーリエ変換像のDC成分であることを特徴とする請求項4記載のホログラム記録方法。The hologram recording method according to claim 4, wherein the new reference light is a DC component of an optical Fourier transform image of the object light. 前記新参照光は、前記物体光の光学フーリエ変換像の高周波数成分であることを特徴とする請求項4記載のホログラム記録方法。The hologram recording method according to claim 4, wherein the new reference light is a high frequency component of an optical Fourier transform image of the object light. 物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録するホログラム記録装置であって、
少なくとも1つの平行光を出射する光源と、
前記光源からの平行光を参照光と物体光とに分離する分離手段と、
前記物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を除去して新物体光を生成するマスク手段と、
前記新物体光と前記参照光とが同時に照射され、双方の干渉によって生じる光強度分布が干渉縞として記録される記録媒体と
を具備することを特徴とするホログラム記録装置。
A hologram recording apparatus that records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light as interference fringes,
A light source that emits at least one parallel light;
Separation means for separating parallel light from the light source into reference light and object light,
Mask means for removing a part of the optical Fourier transform image or Fresnel transform image of the object light to generate a new object light,
A hologram recording apparatus, comprising: a recording medium that is simultaneously irradiated with the new object light and the reference light, and a light intensity distribution generated by interference between the two is recorded as interference fringes.
物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を干渉縞として記録するホログラム記録装置であって、
平行光を出射する光源と、
前記光源から出射した平行光から得られる参照光より作られた平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、
前記空間光変調器によって生成された物体光と前記光源から出射した平行光から得られる参照光とが同一光軸上で干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体と
を具備することを特徴とするホログラム記録装置。
A hologram recording apparatus that records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light as interference fringes,
A light source that emits parallel light,
A spatial light modulator that modulates parallel light generated from reference light obtained from the parallel light emitted from the light source to generate object light,
A recording medium for recording, as interference fringes, a light intensity distribution caused by interference between object light generated by the spatial light modulator and reference light obtained from parallel light emitted from the light source on the same optical axis. A hologram recording device, comprising:
物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を記録するホログラム記録装置であって、
平行光を出射する光源と、
前記光源から出射された平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、前記空間光変調器によって生成された物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を参照光とする参照光生成手段と、
前記空間光変調器によって生成された物体光と前記参照光生成手段によって生成された参照光とが同一光軸上で干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体と
を具備することを特徴とするホログラム記録装置。
A hologram recording device that records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light,
A light source that emits parallel light,
A spatial light modulator that modulates parallel light emitted from the light source to generate object light, and a part of an optical Fourier transform image or a Fresnel transform image of the object light generated by the spatial light modulator as reference light. Reference light generating means,
A recording medium for recording, as interference fringes, a light intensity distribution generated by interference between the object light generated by the spatial light modulator and the reference light generated by the reference light generating means on the same optical axis. A hologram recording device, comprising:
前記参照光生成手段は、前記空間光変調器によって生成された物体光から空間周波数の低い成分を前記参照光として取り出す反射体であることを生成することを特徴とする請求項9記載のホログラム記録装置。10. The hologram recording according to claim 9, wherein the reference light generation unit generates a reflector that extracts a component having a low spatial frequency from the object light generated by the spatial light modulator as the reference light. apparatus. 前記参照光生成手段は、前記空間光変調器により生成された物体光から空間周波数の低い成分を透過するスリットと、前記スリットからの透過光を参照光として前記記録媒体に照射する反射体とからなることを生成することを特徴とする請求項9記載のホログラム記録装置。The reference light generating unit includes a slit that transmits a low spatial frequency component from the object light generated by the spatial light modulator, and a reflector that irradiates the recording medium with the transmitted light from the slit as reference light. 10. The hologram recording apparatus according to claim 9, wherein the hologram recording apparatus generates the following. 物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を記録するホログラム記録装置であって、
平行光を出射する光源と、
前記光源から出射した平行光から得られる参照光を異なる光路上に導く第1の光学手段と、
前記第1の光学手段からの参照光を反射して平行光とする反射体と、
前記反射体からの平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、
前記空間光変調器からの物体光を異なる光路上に導く第2の光学手段と、
前記第1の光学手段からの参照光と前記第2の光学手段からの物体光とが干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体と
を具備することを特徴とするホログラム記録装置。
A hologram recording device that records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light,
A light source that emits parallel light,
First optical means for guiding reference light obtained from the parallel light emitted from the light source on different optical paths,
A reflector that reflects the reference light from the first optical unit to be parallel light,
A spatial light modulator that modulates parallel light from the reflector to generate object light,
Second optical means for guiding the object light from the spatial light modulator to different optical paths,
Hologram recording, comprising: a recording medium for recording, as interference fringes, a light intensity distribution generated by interference between reference light from the first optical unit and object light from the second optical unit. apparatus.
物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を記録するホログラム記録装置であって、
平行光を出射する光源と、
前記光源から出射された平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、前記空間光変調器から出射した物体光を異なる光路上に導く第1の光学手段と、
前記第1の光学手段からの物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を参照光とする参照光生成手段と、
前記参照光生成手段からの参照光を反射して光路を変える反射体と、
前記反射体からの参照光を異なる光路上に導く第2の光学手段と、
前記第1の光学手段からの物体光と前記第2の光学手段からの参照光とが干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体と
を具備することを特徴とするホログラム記録装置。
A hologram recording device that records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light,
A light source that emits parallel light,
A spatial light modulator that modulates the parallel light emitted from the light source to generate object light, and a first optical unit that guides the object light emitted from the spatial light modulator onto a different optical path,
Reference light generating means for using a part of the optical Fourier transform image or Fresnel transform image of the object light from the first optical means as reference light;
A reflector that changes the optical path by reflecting the reference light from the reference light generation unit,
Second optical means for guiding the reference light from the reflector on different optical paths,
Hologram recording, comprising: a recording medium for recording, as interference fringes, a light intensity distribution generated by interference between object light from the first optical means and reference light from the second optical means. apparatus.
前記参照光生成手段は、前記空間光変調器により生成された物体光から空間周波数の低い成分を透過するスリットと、前記スリットからの透過光を参照光として前記記録媒体に照射する反射体とからなることを生成することを特徴とする請求項13記載のホログラム記録装置。The reference light generating unit includes a slit that transmits a low spatial frequency component from the object light generated by the spatial light modulator, and a reflector that irradiates the recording medium with the transmitted light from the slit as reference light. 14. The hologram recording apparatus according to claim 13, wherein the hologram recording apparatus generates the following. 前記参照光生成手段は、前記空間光変調器によって生成された物体光から空間周波数の低い成分を前記参照光として取り出す反射体であることを生成することを特徴とする請求項13記載のホログラム記録装置。14. The hologram recording according to claim 13, wherein the reference light generation unit generates a reflector that extracts a component having a low spatial frequency from the object light generated by the spatial light modulator as the reference light. apparatus. 物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を記録するホログラム記録装置であって、
平行光を出射する光源と、
前記光源から出射した平行光の一部を遮蔽する遮蔽板と、
前記遮蔽板に遮蔽されずに進行してくる平行光から得られる参照光を反射して光路を変える反射体と、
前記反射体からの参照光から得られる平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、
前記空間光変調器からの物体光を、前記参照光とは異なる光路上に導く光学手段と、
前記遮蔽板に遮蔽されずに進行してくる平行光から得られる参照光と前記光学手段からの物体光とが干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体と、
を具備することを特徴とするホログラム記録装置。
A hologram recording device that records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light,
A light source that emits parallel light,
A shielding plate that shields a part of the parallel light emitted from the light source,
A reflector that changes the optical path by reflecting reference light obtained from parallel light that travels without being shielded by the shielding plate,
A spatial light modulator that modulates parallel light obtained from reference light from the reflector to generate object light,
Optical means for guiding the object light from the spatial light modulator to a different optical path from the reference light,
A recording medium that records a light intensity distribution generated as interference fringes caused by interference between reference light obtained from parallel light that travels without being shielded by the shielding plate and object light from the optical unit,
A hologram recording device comprising:
物体光と参照光との干渉によって生じる光強度分布を記録するホログラム記録装置であって、
平行光を出射する光源と、
前記光源から出射した平行光の一部を遮蔽する遮蔽板と、
前記遮蔽板に遮蔽されずに進行してくる平行光を変調して物体光を生成する空間光変調器と、
前記空間光変調器によって生成された物体光の光学フーリエ変換像またはフレネル変換像の一部を参照光とする参照光生成手段と、
前記参照光を反射して光路を変える反射体と、
前記空間光変調器によって生成された物体光と前記反射体からの参照光とが干渉することによって生じる光強度分布を干渉縞として記録する記録媒体と
を具備することを特徴とするホログラム記録装置。
A hologram recording device that records a light intensity distribution generated by interference between object light and reference light,
A light source that emits parallel light,
A shielding plate that shields a part of the parallel light emitted from the light source,
A spatial light modulator that generates object light by modulating parallel light that travels without being blocked by the shielding plate,
Reference light generating means for making a part of the optical Fourier transform image or Fresnel transform image of the object light generated by the spatial light modulator reference light,
A reflector that changes the optical path by reflecting the reference light,
A hologram recording apparatus, comprising: a recording medium that records a light intensity distribution generated by interference between object light generated by the spatial light modulator and reference light from the reflector as interference fringes.
前記遮蔽手段は、前記光源から出射した平行光の中央部を遮蔽することを生成することを特徴とする請求項17記載のホログラム記録装置。18. The hologram recording apparatus according to claim 17, wherein the shielding unit generates a shield of a central portion of the parallel light emitted from the light source. 前記遮蔽手段は、前記光源から出射した平行光の周辺部を遮蔽することを特徴とする請求項17記載のホログラム記録装置。18. The hologram recording apparatus according to claim 17, wherein the shielding unit shields a peripheral portion of the parallel light emitted from the light source. 光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生装置であって、
少なくとも1つの平行光を出射する光源と、
前記光源からの平行光を参照光として前記記録媒体に照射する光学手段と、
前記光学手段によって前記参照光が前記記録媒体に照射されることにより、前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出する光検出手段と
を具備することを特徴とするホログラム再生装置。
A hologram reproducing device that reproduces information recorded on the recording medium by irradiating a reference light onto the recording medium on which the intensity distribution of light is recorded as interference fringes,
A light source that emits at least one parallel light;
Optical means for irradiating the recording medium with parallel light from the light source as reference light,
Light detecting means for detecting reproduction light which is emitted by being diffracted by the interference fringes recorded on the recording medium when the reference light is applied to the recording medium by the optical means. Hologram reproducing apparatus.
前記参照光は、前記光源から出射された平行光の光学フーリエ変換像のDC成分の一部もしくは全部からなることを特徴とする請求項20記載のホログラム再生装置。21. The hologram reproducing apparatus according to claim 20, wherein the reference light comprises a part or all of a DC component of an optical Fourier transform image of the parallel light emitted from the light source. 前記参照光は、前記光源から出射された平行光の光学フーリエ変換像の高周波数成分の一部もしくは全部からなることを特徴とする請求項20記載のホログラム再生装置。21. The hologram reproducing apparatus according to claim 20, wherein the reference light comprises a part or all of the high frequency components of an optical Fourier transform image of the parallel light emitted from the light source. 光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生装置であって、
少なくとも1つの平行光を出射する光源と、
前記光源から出射される平行光から得られる参照光を前記記録媒体に照射することにより、前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出する光検出手段と、
前記参照光と前記再生光との波面を同一光軸上で調整する光学手段と
を具備することを特徴とするホログラム再生装置。
A hologram reproducing device that reproduces information recorded on the recording medium by irradiating a reference light onto the recording medium on which the intensity distribution of light is recorded as interference fringes,
A light source that emits at least one parallel light;
By irradiating the recording medium with reference light obtained from the parallel light emitted from the light source, light detection means for detecting the reproduction light emitted by being diffracted by the interference fringes recorded on the recording medium,
A hologram reproducing apparatus, comprising: optical means for adjusting the wavefronts of the reference light and the reproduction light on the same optical axis.
光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生装置であって、
少なくとも1つの平行光を出射する光源と、
前記光源から出射される平行光から得られる参照光を前記記録媒体に照射することにより、前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出する光検出手段と、
前記参照光と前記再生光との波面を異なる光路上で調整する光学手段と
を具備することを特徴とするホログラム再生装置。
A hologram reproducing device that reproduces information recorded on the recording medium by irradiating a reference light onto the recording medium on which the intensity distribution of light is recorded as interference fringes,
A light source that emits at least one parallel light;
By irradiating the recording medium with reference light obtained from the parallel light emitted from the light source, light detection means for detecting the reproduction light emitted by being diffracted by the interference fringes recorded on the recording medium,
A hologram reproducing apparatus comprising: optical means for adjusting the wavefronts of the reference light and the reproduction light on different optical paths.
光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生方法であって、
光源から出射される少なくとも1つの平行光を参照光として前記記録媒体に照射し、前記参照光が前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出することを特徴とするホログラム再生方法。
A hologram reproducing method for reproducing information recorded on the recording medium by irradiating a reference light onto the recording medium on which the intensity distribution of light is recorded as interference fringes,
Irradiating the recording medium with at least one parallel light emitted from a light source as reference light, and detecting reproduction light emitted by diffracting the reference light by interference fringes recorded on the recording medium. Hologram reproducing method.
前記参照光は、前記光源から出射された平行光の光学フーリエ変換像のDC成分の一部もしくは全部からなることを特徴とする請求項25記載のホログラム再生方法。26. The hologram reproducing method according to claim 25, wherein the reference light includes a part or all of a DC component of an optical Fourier transform image of the parallel light emitted from the light source. 前記参照光は、前記光源から出射された平行光の光学フーリエ変換像の高周波数成分の一部もしくは全部からなることを特徴とする請求項25記載のホログラム再生方法。26. The hologram reproducing method according to claim 25, wherein the reference light comprises a part or all of high frequency components of an optical Fourier transform image of the parallel light emitted from the light source. 光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生方法であって、
光源から出射される少なくとも1つの平行光から得られる参照光を前記記録媒体に照射することにより、前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出する際、前記参照光と前記再生光との波面を同一光軸上で調整することを特徴とするホログラム再生方法。
A hologram reproducing method for reproducing information recorded on the recording medium by irradiating a reference light onto the recording medium on which the intensity distribution of light is recorded as interference fringes,
By irradiating the recording medium with reference light obtained from at least one parallel light emitted from a light source, when detecting reproduction light diffracted and emitted by interference fringes recorded on the recording medium, A hologram reproducing method, wherein the wavefronts of the reference light and the reproduction light are adjusted on the same optical axis.
光の強度分布が干渉縞として記録された記録媒体に参照光を照射することにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生方法であって、
光源から出射される少なくとも1つの平行光から得られる参照光を前記記録媒体に照射することにより、前記記録媒体に記録されている干渉縞によって回折されて出射される再生光を検出する際に、前記参照光と前記記再生光との波面を異なる光路上で調整することを特徴とするホログラム再生方法。
A hologram reproducing method for reproducing information recorded on the recording medium by irradiating a reference light onto the recording medium on which the intensity distribution of light is recorded as interference fringes,
By irradiating the recording medium with reference light obtained from at least one parallel light emitted from the light source, when detecting reproduction light diffracted and emitted by interference fringes recorded on the recording medium, A hologram reproducing method, wherein wavefronts of the reference light and the recording / reproducing light are adjusted on different optical paths.
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