JP4524689B2 - ホログラム再生装置およびホログラム再生方法並びに位相変調素子 - Google Patents

Description

本発明は、ホログラム再生装置およびホログラム再生方法並びに位相変調素子に関する。

近年、高密度の記録再生をおこなうストレージデバイスとして、ホログラムメモリーが注目を集めている。このホログラムメモリーの記録再生の技術の一つとして、記録時においては、０次光（ＤＣ成分）を削除してホログラムの記録をおこない、再生において、回折光にコヒーレントな光を重ね合わせる技術が提案されている（非特許文献１を参照）。

非特許文献１に記載の技術では、光強度を変調する空間変調器ではなく位相変調器を用いて記録する。このような位相変調器を用いる場合には、例えば、画素の半数を位相０、残りを位相πとする場合であれば、逆位相のレーザー光は打ち消しあうために０次光が発生しない。そのために、位相変調器を用いない記録をする場合にはメディアの同じ位置に０次の記録が重なり、その部分のＭ／＃を使い果たした時点でそれ以上の記録ができなくなるが、このようなことがなく、Ｍ／＃を有効に使えるという効果が生じる。再生においては、加算する光の強度が回折光と同じで、かつ位相０であれば、回折光中で位相０の画素は光強度が大きくなり、位相πの画素は打ち消しのために暗くなるので、記録情報を明暗として再生できるという方式である。非特許文献１に開示されている光学系は２光束法を用いるものである。
特開２００６−２０９０８１号公報 Joby Joseph and David A.Waldman 「Homogenized Fourier transform holographic data storage using phase spatial light modulators and methods for recovery of data from the phase image」APPLIED OPTICS / Vol. 45, No. 25/1 Pp6374-Pp6380 September 2006

しかしながら、本特許出願の願書に記載の発明者ら（以下、本願発明者ら、と省略する）が追試をおこなったところ、再生時においては、ホログラム記録領域に参照光（第１参照光）を照射して生じる回折光と対する参照光（第２参照光）との位相を合わせることが、著しく困難であるとの結論に至った。そして、非特許文献１に記載の原理を用いるホログラムメモリーの実用化においては、この位相合わせが大きな課題となることを本願発明者らは見出した。

本発明は、このような課題を解決し、再生時において、ホログラム記録媒体から得られる回折光と第２参照光との相互の位相を合わせる技術、および、このような位相合わせに用いるに好適なる位相変調素子を提供することを目的としている。

本発明のホログラム再生装置は、ホログラム記録媒体に第１参照光を照射するためにレーザー光源からのレーザー光を導く第１参照光の光路と、前記第１参照光の照射によって前記ホログラム記録媒体から発生する回折光を複数のピクセルを有する受光素子に導く回折光の光路と、前記回折光の偏光方向と同一の偏光方向を有する第２参照光を前記レーザー光源から前記受光素子に導く前記第１参照光の光路と異なる第２参照光の光路と、を備え、前記第２参照光の光路に位相変調素子を配して、前記受光素子の受光面における前記回折光と前記第２参照光との位相差を所定範囲内とする。

このホログラム再生装置では、回折光と第２参照光との受光素子の受光面における相互の位相差を第２参照光の光路に配された位相素子によって所定範囲内とする。これによって、受光素子の受光面に生じる像として明暗像を得ることができる。

本発明のホログラム再生方法は、ホログラム記録媒体にレーザー光源からの第１参照光を照射し、前記第１参照光によって前記ホログラム記録媒体から回折光を発生し、前記レーザー光源から前記回折光の偏光方向と同一の偏光方向を有し、前記第１参照光の光路と異なる光路を通過する第２参照光を発生し、前記回折光と前記第２参照光とを複数のピクセルを有する受光素子で受光し、前記第２参照光の位相を前記複数のピクセルで受光する信号に応じて第２参照光の進行方向の面内で変化させ、前記受光素子の受光面における前記回折光と前記第２参照光との位相差を所定範囲内とする。

このホログラム再生方法では、回折光と第２参照光との受光素子の受光面における相互の位相差を、第２参照光の位相を変化させることによって所定範囲内とする。これによって、受光素子の受光面に生じる像として明暗像を得ることができる。

本発明の位相変調素子は、印加される電圧に応じて透過する光ビームの位相変化を生じさせる液晶と、前記液晶を挟んで保持する光透過性の第１剛性板および第２剛性板と、前記第１剛性板および前記第２剛性板の各々の面に設けられた導電性および光透過性を有する第１光透過膜および第２光透過膜と、前記第１光透過膜の両端に平行して設けられ、前記第１光透過膜よりも導電性が大きな材料で形成された第１光透過膜第１電極および第１光透過膜第２電極と、前記第１光透過膜第１電極および前記第１光透過膜第２電極と直交して前記第２光透過膜の両端に平行して設けられ、前記第２光透過膜よりも導電性が大きな材料で形成された第２光透過膜第１電極および第２光透過膜第２電極と、を備える。

本発明の位相変調素子では、第１光透過膜第１電極と第１光透過膜第２電極とに電位を与えて、第１光透過膜第１電極と第１光透過膜第２電極との間に電位勾配を生じさせることができる。そして、この電位勾配に応じた光ビームの位相変化を面内の１次元方向に得ることができる。また、第２光透過膜第１電極と第２光透過膜第２電極とに電位を与えて、第２光透過膜第１電極と第２光透過膜第２電極との間に電位勾配を生じることができる。そして、この電位勾配に応じた光ビームの位相変化を面内の上述の１次元方向と直交する他の１次元方向に得ることができる。その結果、２次元の全面の位相を変化させることができる。

本発明の位相変調素子は、印加される電圧に応じて透過する光ビームの位相変化を生じさせる液晶と、前記液晶を挟んで保持する光透過性の第１剛性板および第２剛性板と、前記第１剛性板の面に設けられた導電性および光透過性を有する複数の平行電極と、前記第２剛性板の面に設けられた導電性および光透過性を有する前記複数の平行電極と各々が直交する複数の平行電極と、を備える

本発明の位相変調素子では、第１剛性板の面に設けられた導電性および光透過性を有する複数の平行電極と、第２剛性板の面に設けられた導電性および光透過性を有する複数の平行電極と、を備え、第１剛性板の面に設けられた複数の平行電極と第２剛性板の面に設けられた複数の平行電極とが直交するように配置されているので、２面の各々において直交する電位勾配を生じさせることができ、２次元の全面の位相を変化させることができる。

本発明のホログラムの再生技術によれば、ホログラム記録媒体からの回折光と第２参照光の位相を合わせて、良好なホログラム再生特性を得ることができる。また、本発明のホログラムの再生技術を実現するための好適なる位相変調素子を提供できる。

以下、本発明の最良の形態である実施形態のホログラム再生装置、ホログラム再生方法、このようなホログラム記録再生装置、このようなホログラム記録再生方法に用いるに好適なる位相変調素子に関して詳細に説明をする。

まず、実施形態の概要を説明する。

後述する第１実施形態ないし第４実施形態のホログラム再生装置に共通する基本構成としては、ホログラム記録媒体に第１参照光を照射するためにレーザー光源からのレーザー光を導く第１参照光の光路と、第１参照光の照射によってホログラム記録媒体から発生する回折光を複数のピクセルを有する受光素子に導く回折光の光路と、回折光の偏光方向と同一の偏光方向を有する第２参照光をレーザー光源から受光素子に導く第２参照光の光路と、を備えるものである。そして、第２参照光の光路に位相変調素子を配して、受光素子の受光面における回折光と第２参照光との位相差を所定範囲内とすることを特徴とするものである。

また、第１参照光の光路、回折光の光路、第２参照光の光路の各々は種々の態様とすることができ、第１実施形態ないし第３実施形態では、第１参照光の光路と回折光の光路とが同一の対物レンズを共有することがないが、第４実施形態では、第１参照光の光路と回折光の光路とが同一の対物レンズを共有する構成とされている。

また、位相変調素子は、種々の態様とすることができ、第１実施形態および第４実施形態では、位相変調素子は、位相遅延素子と２軸回動ミラーとの組み合わせとして構成し、第２実施形態では、位相変調素子は、２軸回動１軸移動ミラーとして構成し、第３実施形態では、位相変調素子は、液晶を用いた位相変調素子として構成している。

また、第２参照光の光路に位相変調素子を配して、第１実施形態ないし第４実施形態において受光素子として用いられるＣＭＯＳセンサーの受光面における回折光と第２参照光との位相差を所定範囲内とすることを特徴とするが、位相差を所定範囲内とする手法としては、フィードフォワードによっておこなう方法もあるが、第１実施例ないし第４実施例においては、フィードバックによって位相変調素子によって生じる位相を調整している。

また、後述する第１実施形態ないし第４実施形態のホログラム再生方法に共通する基本構成としては、ホログラム記録媒体にレーザー光源からの第１参照光を照射し、第１参照光によってホログラム記録媒体から回折光を発生し、レーザー光源から回折光の偏光方向と同一の偏光方向を有する第２参照光を発生し、回折光と第２参照光とを複数のピクセルを有する受光素子で受光し、第２参照光の位相を複数のピクセルで受光する信号に応じて第２参照光の進行方向の面内で変化させ、受光素子の受光面における回折光と第２参照光との位相差を所定範囲内とするものである。

また、後述する第３実施形態のホログラム再生装置では、液晶を用いた位相変調素子を採用している。この位相変調素子は、液晶を光透過性の２枚の剛性板で封止して、この剛性板の各々の表面に電位勾配を生じさせて、面方向に電位勾配に応じた位相差を生じさせるものである。ホログラム再生装置においては、２次元の面内の位相差を制御する必要があるところから、一方の表面と他方の表面とでは、直交する方向に電位勾配が生じるようにしている。

一方の表面と他方の表面とでは、直交する方向に電位勾配を生じさせるための具体的な構成としては２つの実施形態を後述している。

一つの実施形態は、印加される電圧に応じて透過する光ビームの位相変化を生じさせる液晶と、液晶を挟んで保持する光透過性の第１剛性板および第２剛性板と、第１剛性板および第２剛性板の各々について、その剛性板のいずれかの面に設けられた導電性および光透過性を有する第１光透過膜および第２光透過膜と、第１光透過膜の両端に平行して設けられ、第１光透過膜よりも導電性が大きな材料で形成された第１光透過膜第１電極および第１光透過膜第２電極と、第１光透過膜第１電極および第１光透過膜第２電極と直交して第２光透過膜の両端に平行して設けられ、第２光透過膜よりも導電性が大きな材料で形成された第２光透過膜第１電極および第２光透過膜第２電極と、を備えるものとしている。

他の実施形態としては、印加される電圧に応じて透過する光ビームの位相変化を生じさせる液晶と、液晶を挟んで保持する光透過性の第１剛性板および第２剛性板と、第１剛性板の面に設けられた導電性および光透過性を有する複数の平行電極と、第２剛性板の面に設けられた導電性および光透過性を有する複数の平行電極と各々が直交する複数の平行電極と、を備えるものとしている。

（第１実施形態のホログラム再生技術）
図１は第１実施形態のホログラム再生装置の要部である光学部１を中心として、ホログラム記録媒体を用いて再生をおこなう装置の模式図を示すものである。図１に沿って第１実施形態のホログラム再生装置およびホログラム再生方法について説明をする。

図１に示す光学部１を採用するホログラム再生装置において、再生に用いるホログラム記録媒体３０は、ディスク形状（円盤形状）または、カード形状（矩形形状）をした平板である。円盤形状である場合には、ホログラム記録媒体３０の最内周部には、回転中心を位置決めするための孔部が設けられ、この孔部に回転モーターと連結されたターンテーブルが嵌合されて、このターンテーブルに装着されたホログラム記録媒体３０は回転するようになされている。また、矩形形状である場合には、カード形状（矩形形状）をした平板の平面に沿った相互に直交する２方向にホログラム記録媒体３０は、移動するようになされている。ホログラム記録媒体３０は、フォトポリマー等で形成された記録層を有しており、所謂、透過型のホログラム記録媒体である。

このホログラム記録媒体３０には、予め、オーディオ情報、画像情報、コンピュータで用いられる情報等の記録データがホログラムの形態として記録されている。記録は、背景技術として説明したように、位相を変調する記録方式を採用して記録されているので、再生時において、位相の違いを明暗の違いに変換する再生をしないと、良好な再生ができないものである。

図１に示すホログラム再生装置の光学部１は、レーザー光が通過する光路を形成している。光学部１は、例えば、外部共振型レーザーとして構成されているレーザー１１、１／２波長板１２、偏光ビームスプリッター１３、１／２波長板１４、偏光ビームスプリッター１５、位相遅延素子１６、ビームエクスパンダー１７、２軸回動ミラー１８、偏光ビームスプリッター２１、対物レンズ２２、ミラー２３、回転ミラー２４、レンズ２５、レンズ２６、ＣＭＯＳセンサー２７を有している。

再生をおこなう場合の光学部の作用を以下に説明する。レーザー１１から出射されたレーザー光は、例えば、Ｓ波であり、このレーザー光は、１／２波長板１２を透過して、偏光方向を例えば、π／４（ラジアン）変化させ、偏光ビームスプリッター１３に入射する。偏光ビームスプリッター１３では、レーザー光は、ミラー２３に向かうＳ波と１／２波長板１４に向かうＰ波とに分離する。上述したようにして、１／２波長板１２によって偏光方向をπ／４変化させる場合には、上述したＳ波とＰ波の割合は１：１となる。

ミラー２３に向かうＳ波は、さらに、光路を構成する光学部品を経由して、最終的にはホログラム記録媒体３０に記録された情報を再生するための従来から知られている参照光（以下、第１参照光と称する）として機能し、１／２波長板１４に向かうＰ波は、さらに上述のＳ波の通過する光路とは別の光路を構成する光学部品を経由して、再生時にＤＣ成分を付加するための参照光（以下、第２参照光と称する）として機能する。

ミラー２３に向かうＳ波は、以下の光路を経由してホログラム記録媒体３０の一方の面から入射する。すなわち、ミラー２３で反射されたレーザー光は、回転ミラー２４で反射して、レンズ２５、レンズ２６を通過することにより、ホログラム記録媒体３０へ入射する。回転ミラー２４の向きを変えることによって、ホログラム記録媒体への入射角を変えられる。

また、回転ミラー２４を図示しない回転ミラー制御系によって回動させることによって、ホログラム記録媒体３０に対する第１参照光の入射角を変える。このとき、入射位置は変わらない。

そして、レンズ２６を通過した第１参照光が、ホログラム記録媒体３０に照射されることによって、回折光が生じる。この回折光は、ホログラム記録媒体３０の他方の面から出射して、対物レンズ２２によって平行光とされ、偏光ビームスプリッター２１で直角方向に曲げられて、ＣＭＯＳセンサー２７の受光面に照射される。

一方、１／２波長板１４に向かうＰ波は、１／２波長板１４を通過する。このとき、レーザー光の光軸を中心として１／２波長板１４は、偏光ビームスプリッター１５に対して、予め所定角度回転させられており、これによって、偏光ビームスプリッター１５から得られる光量の光量調整がおこなわれると同時に、偏光ビームスプリッター１５から得られるレーザー光はＳ波とされる。偏光ビームスプリッター１５からのＳ波は、位相遅延素子１６を通過して、さらに、ビームエクスパンダー１７によってレーザー光の径を拡大され、２軸回動ミラー１８で反射され、さらに、偏光ビームスプリッター２１を通過して、ＣＭＯＳセンサー２７の受光面に第２参照光として照射される。

ＣＭＯＳセンサー２７の受光面上では、上述した、回折光と上述した第２参照光とが、合成され、これによって位相の変調が明暗の変調となり、ＣＭＯＳセンサー２７の受光面上には明暗の実像が形成される。ここで、第２参照光は、ビームエクスパンダー１７によってレーザー光の径を拡大され、第２参照光は、ＣＭＯＳセンサー２７の上において回折光を完全に覆うものとされる。

上述したＣＭＯＳセンサー２７においておこなわれる、回折光と第２参照光との加算における、偏光ビームスプリッター２１の役割について説明する。

回折光を得るための第１参照光は、上述したようにＳ波である。このため、第２参照光が回折光と干渉するためには、第２参照光もまたＳ波でなければならない。しかし、第２参照光をＳ波とする場合には、第２参照光が偏光ビームスプリッター２１で反射してしまい、ＣＭＯＳセンサー２７に到達しない。そこで偏光ビームスプリッター２１の仕様を、たとえばＳ波は９９％が反射し１％が通過するものにする。すると第２参照光は１％が偏光ビームスプリッター２１を通過し、ＣＭＯＳセンサー２７に照射される。第２参照光の光量は激減してはいるが、回折光も第１参照光の光量の０．１％程度に激減しているので、相対的な光量としては、加算してＤＣ成分を復元するためには妥当な光量となる。

本願発明者らの実験によれば、ＣＭＯＳセンサー２７の上において、回折光の振幅＜第２参照光の振幅、であれば、ＤＣ成分の再生が良好におこなわれることが確かめられた。ここで、（振幅の２乗）＝光量となる関係がある。一方、第２参照光の上限を定める光量は、ＣＭＯＳセンサー２７の各々のピクセルからの信号出力が飽和して、各々のピクセルから輝度情報を検出できない光量である。以上の条件を満たすように、予め、１／２波長板１４を回転させて調整がなされている。

次に、ＣＭＯＳセンサーの受光面の全面において合成される回折光と第２参照光との位相合わせの精度について説明する。

ホログラム記録媒体３０に回折格子として形成されるホログラムに第１参照光が照射されることによって回折光が発生し、このホログラム記録媒体３０の発生する回折光と第２参照光との位相差を定めなければならない。すなわち、図１において、ホログラム記録媒体３０が存在する状態において、ＣＭＯＳセンサー２７の細分化されたピクセルの各々においてホログラム記録媒体３０からの回折光の位相と第２参照光の位相とが所定位相差でなければ、正しく明暗を再生することができない。

ここで、回折光と第２参照光との位相差について以下、検討を加える。回折光は第１参照光によって発生させられるが、第１参照光および回折光と第２参照光とで光路を共用しない光学部材がいくつか存在する。すなわち、第１参照光もしくは回折光、または、第２参照光のいずれかのみが通過する光学部材が存在する。第１参照光のみが通過する光学部材は、回転ミラー２４、レンズ２５、レンズ２６である。そして、ホログラム記録媒体３０から回折光が発生し、回折光が通過する光学部材は、対物レンズ２２である。一方、第２参照光のみが通過する光学部材は、１／２波長板１４、偏光ビームスプリッター１５、位相遅延素子１６、ビームエクスパンダー１７、２軸回動ミラー１８である。

すなわち、第１参照光および回折光と第２参照光とは、異なる光路を経由しながらも、ＣＭＯＳセンサー２７の細分化されたピクセルの各々において、所定の位相差を保っていなければならない。理想的には、正しいＤＣ成分を復元するためには、この所定の位相差からのずれ量は位相差０であることが最も望ましいが、本願発明者らは実験結果から、例えば、位相差を位相差±π／５（ラジアン）程度の範囲に抑えれば、再生特性の劣化は顕著には生じないので、位相差はこの範囲とすることが望ましいと考えている。

ここで、例えば、波長４０５ｎｍ付近の青色のレーザー光を発生する青色レーザーをレーザー１１として用いる場合には、位相差π／５は、波長の１／１０の４０．５ｎｍに相当する。この精度は相対誤差であるので、回折光を基準として第２参照光の位相をレーザー光の進行方向と垂直なる面において、調整することによって、位相差を位相差±π／５とする所期の目的を達成することができることとなる。

第２参照光の位相の調整、すなわち、光路長の調整は、位相遅延素子１６と２軸回動ミラー１８とでおこなう。位相遅延素子１６は、レーザー光の進行方向と垂直なる面において、一様なる位相遅延を生じさせることを目的とするもの、すなわち、等価的に光路長を長くするものである。第１実施形態では、位相遅延素子１６としては液晶位相遅延素子を用いた。液晶位相遅延素子は、液晶を２枚の透明電極板で挟み込んだサンドイッチ構造を有する素子であり、２枚の電極の間に印加される電圧に応じてレーザー光の進行方向において、一様なる位相遅延を生じさせ、よって、レーザー光の断面における位相が一様に遅れるようにできるものである。

２軸回動ミラー１８は、第２参照光の断面方向において直交する２つの軸方向の位相を各々変化させ、ＣＭＯＳセンサー２７に照射される第２参照光のピクセル精度での局所的な位相を調整するものである。すなわち、ＣＭＯＳセンサー２７の受光面内の直交する２つの座標軸（以下、２軸と省略する）方向について、各々独立に位相を調整し、その結果として、ＣＭＯＳセンサー２７の受光面の全面において、回折光と第２参照光との位相差を上述した位相差±π／５の範囲内とするものである。

図２は、２軸回動ミラー１８の構造を模式的に示す図である。上述したように２軸回動ミラー１８は、ＣＭＯＳセンサー２７に照射される第２参照光の局所的な位相を調整するために、２軸回動ミラー１８において反射する第２参照光の２軸回動ミラー１８のミラー１８ａの表面からＣＭＯＳセンサー２７までの光路長をＣＭＯＳセンサー２７の直交する各々の２軸方向について調節する機能を有する。この機能を呈するために、２軸回動ミラー１８は、ミラー１８ａ、ミラー固定部材１８ｂ、ピエゾ素子１８ｃ、ピエゾ素子１８ｄ、支点１８ｅ、固定側部材１８ｆを有している。

固定側部材１８ｆは、図１に示す光学部１の基準面に固着される。ミラー固定部材１８ｂは、たわみを生じることがない剛性の高い材料で形成されており、ミラー１８ａは、このミラー固定部材１８ｂに接着されている。このような構造を有することによって、ピエゾ素子１８ｃが印加される電圧に応じて延び縮みすることによって、ミラー１８ａは、支点１８ｅを回転の中心として、矢印Ａで示す方向に回動する。また、ピエゾ素子１８ｄが印加される電圧に応じて延び縮みすることによって、ミラー１８ａは、支点１８ｅを回転の中心として、矢印Ｂで示す方向に回動する。

このような矢印Ａで示す方向への回動の結果として、ミラー１８ａの表面と支点１８ｅからミラー１８ａの表面に伸ばした垂線との交点を原点として、ミラー１８ａの表面とピエゾ素子１８ｃからミラー１８ａの表面に伸ばした垂線との交点を結ぶ線上における原点からの離間距離に比例して、ミラー１８ａの表面からＣＭＯＳセンサー２７の受光面までの光路長を変化させる。ここで、ミラー１８ａの表面の原点で反射する光線は、図３に模式的に示すＣＭＯＳセンサー２７の受光面の隅部Ｃｃに至り、また、ミラー１８ａの表面とピエゾ素子１８ｃからミラー１８ａの表面に伸ばした垂線との交点で反射する光線は、後述するＣＭＯＳセンサー２７の受光面の隅部Ｄｃに至るように、ピエゾ素子１８ｃとＣＭＯＳセンサー２７の受光面の隅部Ｄｃとの位置関係が、予め、調整されている。つまり、ピエゾ素子１８ｃの伸縮によって、受光面内の直交する２軸の一方の軸（第１軸）について位相を変化させることができる。

また、矢印Ｂで示す方向への回動の結果として、ミラー１８ａの表面の上述した原点と、ミラー１８ａの表面とピエゾ素子１８ｄからミラー１８ａの表面に伸ばした垂線との交点とを結ぶ線上における原点からの離間距離に比例して、ミラー１８ａの表面からＣＭＯＳセンサー２７の受光面までの光路長を変化させる。ここで、ミラー１８ａの表面とピエゾ素子１８ｄからミラー１８ａの表面に伸ばした垂線との交点で反射する光線は、図３に示すＣＭＯＳセンサー２７の受光面の隅部Ｅｃに至るように、ピエゾ素子１８ｄとＣＭＯＳセンサー２７の受光面の隅部Ｅｃとの位置関係が、予め、定められている。実施形態では、支点１８ｅとピエゾ素子１８ｃとを結ぶ、一方の座標軸と、支点１８ｅとピエゾ素子１８ｄとを結ぶ、他方の座標軸とは直交するものとされている。また、同様に、ＣＭＯＳセンサー２７においても、隅部Ｃｃと隅部Ｄｃとを結ぶ座標軸と、隅部Ｃｃと隅部Ｅｃとを結ぶ座標軸とは直交するようにされている。そして、ピエゾ素子１８ｃの伸縮によって、受光面内の直交する２軸の他方の軸（第２軸）について位相を変化させることができる。

図３ないし図９を参照して、位相遅延素子１６および２軸回動ミラー１８をどの様に制御して、回折光と第２参照光との位相を調整するかについて説明をする。

図３は、ＣＭＯＳセンサー２７の受光面を模式的に示すものであるが、図示しないホログラム記録装置における空間変調器の光変調面をも示すものである。図３に示す空間変調器の面には、ＣＭＯＳセンサー２７におけると同様に、数十万個のピクセルが配置されているが、図３では省略されている。図３に示す空間変調器の光変調面には、隅の部分に後述する制御系の制御のための信号の生成用のピクセルが配置された、ＣＭＯＳセンサー２７における隅部と区別をするために、隅部Ｃｐ、隅部Ｄｐ、隅部Ｅｐの符号を付して説明に必要な隅部の各々の位置を示している。

図４は、図示しない空間変調器の隅部Ｃｐ、隅部Ｄｐ、隅部Ｅｐの各々を拡大した図である。各々の隅部は、例えば、各々が５×５の２５個からなる２群のピクセルの集合があり、図４において、斜線の部分はピクセルとしての位相が位相-π／２、白部は位相＋π／２である。ここで、隅部Ｃｐの角を原点として、斜線の部分は原点により近い部分である。また、空間変調器は各々のピクセルについて位相を変調できるものを使用した。本実施形態のホログラム再生の技術は、このような構造を有する空間変調器を用いてホログラム記録媒体３０に情報を予め記録されていることを前提としている。以下の説明においては、必要に応じて、この空間変調器の構成を引用する。

図５は、位相遅延素子１６を制御する制御系のブロック図である。ここで、位相遅延素子１６を制御することは、ＣＭＯＳセンサー２７の隅部Ｃｃにおける回折光と第２参照光との位相を合わせることに対応するものである。図５に示す制御系は、第１演算器８０と第１制御器８１とを有し、第１演算器８０はＣＭＯＳセンサー２７の隅部Ｃｃのピクセルからの信号を入力され、和信号検出器８０ａにおいて、隅部Ｃｃからの信号Ｓｉｇ１ｃおよび信号Ｓｉｇ２ｃを検出する。図５の各部の作用については、より詳細に後述する。

図６は、信号Ｓｉｇ１ｃおよび信号Ｓｉｇ２ｃの特徴を示す図である。信号Ｓｉｇ１ｃおよび信号Ｓｉｇ２ｃの各々は、隅部である隅部Ｃｃにあるピクセルから出力される信号を加算したピクセル和信号を示すものである。すなわち、図４に示すような態様を有する空間変調器を用いて、ホログラムが記録されたホログラム記録媒体３０を図１に示す光学部１によって再生する場合において、ＣＭＯＳセンサー２７の隅部Ｃｃに空間変調器の隅部Ｃｐの態様に対応する像が得られる。信号Ｓｉｇ１ｃ、信号Ｓｉｇ２ｃは、この隅部Ｃｃから検出する信号である。

また、後述する、信号Ｓｉｇ１ｄおよび信号Ｓｉｇ２ｄは、他の隅部である隅部Ｄｃのピクセルから出力される信号を加算したピクセル和信号を示すものであり、信号Ｓｉｇ１ｅおよび信号Ｓｉｇ２ｅは、隅部Ｅｃのピクセルから出力される信号を加算したピクセル和信号を示すものである。すなわち、図４に示すような態様を有する空間変調器を用いて、ホログラムが記録されたホログラム記録媒体３０を図１に示す光学部１によって再生する場合において、ＣＭＯＳセンサー２７の隅部Ｄｃ、隅部Ｅｃの各々に空間変調器の隅部Ｄｐ、隅部Ｅｐの各々の態様に対応する像が得られる。

ここで、上述した空間変調器に形成される変調の態様と、ホログラム記録媒体３０に記録されたホログラムから、上述するようにして発生する回折光が形成するＣＭＯＳセンサー２７の受光面の上の像の態様とを対比する場合には、隅部Ｃｐの態様に対応してＣＭＯＳセンサー２７の隅部Ｃｃの像の態様が得られ、隅部Ｄｐの態様に対応してＣＭＯＳセンサー２７の隅部Ｄｃの像の態様が得られ、隅部Ｅｐの態様に対応してＣＭＯＳセンサー２７の隅部Ｅｃの像の態様が得られるようになされている。

図６を参照して、第１演算器８０における演算の説明をする。図６の横軸は回折光と第２参照光との位相差であり、縦軸は空間変調器の斜線部および白部のピクセルに対応するＣＭＯＳセンサー２７の隅部Ｃｃのピクセルからの信号を示すものである。隅部Ｃｃのピクセルは、図４に示す空間変調器のピクセルと同様に２群に分割されており、その分割方向は、上述した、２つの直交する各々の座標軸の方向と一致している。実線で示す信号Ｓｉｇ１ｃは、図４に示す空間変調器における隅部Ｃｐの斜線部に相当する領域であるＣＭＯＳセンサー２７の隅部Ｃｃの１群の領域のピクセルから得られる信号であるが、その中心の３×３の９個のピクセルのみからの出力信号の総和のピクセル和信号である。実線で示す信号Ｓｉｇ１ｃは、回折光と第２参照光との両光の位相がπ／２ずれると位相差は０となり、ＣＭＯＳセンサー２７の上では明となる(実線の頂点に対応)。

また、破線で示す信号Ｓｉｇ２ｃは、図４に示す空間変調器における隅部Ｃｐの白部に相当する領域であるＣＭＯＳセンサー２７の隅部Ｃｃの他の１群の領域のピクセルから得られる信号であるが、その中心の３×３の９個のピクセルのみからの出力信号の総和のピクセル和信号である。回折光と第２参照光との両光の位相が位相−π／２ずれた場合は位相差が位相差πとなり、ＣＭＯＳセンサー２７の上では暗(縦軸の底部で表す)となる。このグラフは位相２πを周期として繰り返す。ＣＭＯＳセンサー２７の隅部Ｃｃの２群に分けられたピクセルの一方の群のピクセルの中心部（３×３のピクセル）から検出される総和信号を信号Ｓｉｇ１ｃ、他方の群のピクセルの中心部（３×３のピクセル）から検出される総和信号を信号Ｓｉｇ２ｃとして、信号ＳｉｇＣを式（１）で表すようにして生成する。ここで、信号Ｓｉｇ１ｃおよび信号Ｓｉｇ２ｃは、各々、隅部Ｃｃから求めた和信号である。

信号ＳｉｇＣ＝(Ｓｉｇ１ｃ―Ｓｉｇ２ｃ)／(Ｓｉｇ１ｃ＋Ｓｉｇ２ｃ)（１）

図７は、回折光と第２参照光との両光の位相差を横軸とし、式（１）の演算結果を縦軸に示すものである。信号ＳｉｇＣはノーマライズしてあるので、縦軸に示す振幅は±１である。信号ＳｉｇＣが０の値をとり、かつ、信号ＳｉｇＣの値が０において、横軸の右方向が縦軸の正方向のとき（以下、右上がりと省略する）、回折光と第２参照光の位相差が位相差０である。右下がりの場合にもＳｉｇＣが０となるところがあるが、この場合は図４の斜線部と白部の位相がπずれている場合である。この場合、この２組の画素群の間で、回折光と第２参照光の位相がπ（あるいは(波長/２)の1、3、5- - -倍）ずれていることを意味している。この２種類の０は異なるので、別のものとして扱う必要がある。この実施例では、右上がりである場合にのみ位相が正しくあっていると判断する。

ここで、図５に示す制御系、図７に示す制御系において、制御ループを閉じると、信号ＳｉｇＣが０となるように、すなわち、回折光と第２参照光との位相差が位相差０となるように、位相遅延素子１６または、２軸回動ミラー１８を制御する。ここで、信号ＳｉｇＣが０となる点は、図７が示すように、位相差が位相差０の点と、位相差−π、位相差πの３点がある。なお、位相差−πと位相差πとは同一の性質を有する点である。信号ＳｉｇＣの０付近において、位相差の増加方向に対して信号ＳｉｇＣが増加するか、減少するかで、信号ＳｉｇＣが０となる点の性質を区別できる。制御系の動作としては、たとえ、信号ＳｉｇＣが０であったとしても、不安定平衡点に、状態は留まることができず、必ず、安定平衡点で制御系は動作を維持することとなる。この場合、位相差０の点を安定平衡点として制御動作を維持する。

式（１）と同様にして、後述する信号ＳｉｇＤをＣＭＯＳセンサー２７の隅部Ｄｃのピクセルから得て、信号ＳｉｇＥをＣＭＯＳセンサー２７の隅部Ｅｃのピクセルから得ることができる。ここで、信号ＳｉｇＣは、２軸回動ミラー１８の支点１８ｅの位置に応じて変化する信号であり、信号ＳｉｇＤは、２軸回動ミラー１８のピエゾ素子１８ｃの制御位置に応じて変化する信号であり、信号ＳｉｇＥは、２軸回動ミラー１８のピエゾ素子１８ｄの制御位置に応じて変化する信号である。

図５は、位相遅延素子１６を制御する制御系のブロック図である。和信号検出器８０ａは、ＣＭＯＳセンサー２７からの信号が入力されて信号Ｓｉｇ１ｃおよび信号Ｓｉｇ２ｃを出力する。規格化器８０ｂは、信号Ｓｉｇ１ｃおよび信号Ｓｉｇ２ｃが入力されて信号ＳｉｇＣを出力する。第１制御器８１は、信号ＳｉｇＣが入力されて位相遅延素子１６に印加される電圧を調整して位相遅延素子１６において第２参照光の位相を制御する。以後は、位相遅延素子１６に印加される電圧をこの状態に保つように設定する。これによって、ＣＭＯＳセンサー２７の隅部Ｃｃにおいては、回折光と第２参照光との位相は適切に所定の位相差内に合わされたこととなる。

図８は、２軸回動ミラー１８を制御する制御系のブロック図である。この図を参照して２軸回動ミラー１８を制御する制御系の構成および制御方法を説明する。ここで、２軸回動ミラー１８を制御することは、ＣＭＯＳセンサー２７の隅部Ｄｃおよび隅部Ｅｃにおける回折光と第２参照光との位相差を合わせることに対応するものである。

図８に示す２軸回動ミラー１８を制御する制御系は、２つの制御系からなっている。一方の制御系は、第２演算器８８から検出される信号ＳｉｇＷ１および信号ＳｉｇＷ２に基づく制御をおこなう制御系であり、他方の制御系は、第３演算器８６から検出される信号ＳｉｇＤおよび信号ＳｉｇＥに基づく制御をおこなう制御系である。いずれも、フィードバック制御系として構成されている。第２制御器８７は、信号ＳｉｇＷ１、信号ＳｉｇＷ２、信号ＳｉｇＤおよび信号ＳｉｇＥが入力されて、演算則に基づいて、これらの信号を処理するとともに、２軸可動ミラー１８を駆動する信号ＳｉｇＡＣＷ１、信号ＳｉｇＡＣＷ２、信号ＳｉｇＡＣＤおよび信号ＳｉｇＡＣＥの各々を出力するドライバーとしての機能を有する部分である。信号ＳｉｇＡＣＷ１は信号ＳｉｇＷ１から生成される駆動のための信号であり、信号ＳｉｇＡＣＷ２は信号ＳｉｇＷ２から生成される駆動のための信号であり、信号ＳｉｇＡＣＤは信号ＳｉｇＤから生成される駆動のための信号であり、信号ＳｉｇＡＣＥは信号ＳｉｇＥから生成される駆動のための信号である。

第２演算器は、ピクセル情報記憶器８２とピクセル情報走査器８３とローパスフィルター８４と振幅判定器８５とを有して形成される。また、第３演算器８６は、和信号検出器８６ａと規格化器８６ｂとを有して形成される。第３演算器８６は、第１演算器８０と同様の構成を採用するものである。

ＣＭＯＳセンサー２７の隅部Ｄｃにおける回折光と第２参照光との位相差の合わせに方について説明をする。回折光と第２参照光との位相合わせは、第２演算器８８から検出される信号ＳｉｇＷ１を用いるループと、第３演算器８６から検出される信号ＳｉｇＷ２を用いるループとの２つのループとによっておこなわれる。

第２演算器８８から検出される信号ＳｉｇＷ１を用いるループによる制御について説明をする。ＣＭＯＳセンサー２７の隅部ＣｃとＣＭＯＳセンサー２７の隅部Ｄｃとを結ぶ直線上に、所定幅Ｗ１のＣＭＯＳセンサー２７のピクセルを調整用ピクセルとして選択する。この軸（第１軸）の方向に延びる所定幅Ｗ１のピクセルには、第１軸方向に明暗の縞が生じている。この明暗がなくなった状態が、第１軸方向について、回折光と第２参照光との位相合わせが終了した状態である。また、第１軸方向の明暗の縞の本数が多いほど、回折光と第２参照光との各々の光路長の差が大きいことを示すものである。

ここにおいて、ミラー１８ａは、上述したように剛性の高いミラー固定部材１８ｂに接着されているので、ＣＭＯＳセンサー２７の隅部Ｃｃと隅部Ｄｃとを結ぶミラー面は、直線であるとみなして良く、この結果、上述したように、第２参照光のミラー１８ａからＣＭＯＳセンサー２７の受光面までの光路は、第１軸に沿って原点からの距離が遠くなるにしたがって単調に増加する。したがって、所定幅Ｗ１の幅に渡る幅方向のピクセル（図３では、紙面の上下方向に配置されたピクセル）からの和信号の大きさ変化の空間的な繰り返しの数が１回以内、すなわち、第１軸方向の明暗の繰り返しの数が１回以内である場合には、回折光と第２参照光との位相差は２π以内であり、和信号の大きさ変化の繰り返しの数がｎ回である場合には、回折光と第２参照光との位相差は２πｎ以上である。

すなわち、位相差が２πｎ以上である場合には、第１軸に沿って何度も回折光と参照光との位相の関係は、同相と、逆相とを空間的に繰り返していることとなる。よって、まず、この第１軸上における明暗のいずれかのピークを１回、すなわち、もっとも明るい状態または最も暗い状態を１回のみ検出するようにする。これによって、回折光と第２参照光との位相差は、位相差±πに収まることとなる。ここで、位相差±πに収めなければならない理由は、後述する微調整における制御に関係するものである。すなわち、位相差±πの範囲であれば、図７に示す安定平衡点に位相差０で引き込める条件となる。なお、位相差が、位相差＋πまたは位相差−πに近づくにつれて、ノイズの影響で、次の周期の位相差０で安定する場合、すなわちノイズの影響によって、位相差が、位相差＋πに近い場合には、位相差２πで安定し、位相差が、位相差−πに近い場合には、位相差２πで安定する場合、があり得るが、この場合は明暗のピークが再度発生するので、これによって正しい引き込み方向に修正することができる。

図８に示す制御系においては、空間的に分布する明暗の縞の本数を計測することなく、この明暗の変化を時間信号として検出して、縞の本数を求めている。ＣＭＯＳセンサー２７からの各々のピクセルからの信号は、ピクセル情報記憶器８２に一旦、蓄えられる。ピクセル情報記憶器８２は、例えば、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）が用いられる。ピクセル情報走査器８３は、ピクセル情報記憶器８２に蓄えられた、第１軸と直交する方向の所定幅Ｗ１（図３を参照）のピクセルからの信号を足し合わせて和信号を得た後に、所定時間毎に順次、第１軸方向を時間軸として、すなわち、第１軸の原点を時間０として、所定幅Ｗ１の長さのピクセルからの和信号を時間信号として出力する。

また、ピクセル情報走査器８３は、ピクセル情報記憶器８２に蓄えられた、第１軸方向に配置される所定幅Ｗ２（図３を参照）のピクセルからの信号を足し合わせ、所定幅Ｗ２のピクセルについての和信号を得た後に、所定時間毎に順次、第２軸方向、すなわち、第２軸の原点（第１軸の原点でもある）を時間０として、所定幅Ｗ２の長さのピクセルからの和信号を時間信号として出力する。

この時間信号をローパスフィルターに通すことにより、周波数の情報を振幅に変換して、縞の本数を求めている。ここで、ローパスフィルターは、完全積分フィルターとして、時間的には０周波数（空間的には回折光と第２参照光との位相差０に対応する）、まで検出できるものとしても良く、ある程度まで周波数が低くなった場合には、それよりも低い周波数では一定の振幅を有するような不完全積分フィルターとしても良い。ここで、この時間信号は、受光する光量に応じた信号であり、正弦波に近い信号ではあるがＤＣ成分を当初から含んでいるので、完全積分フィルターを用いる場合には、このＤＣ成分の影響を予め差し引いておく必要がある。

以上に概要として述べた処理を、以下に具他的な手順として説明する。まず、第１軸方向への位相合わせを説明する。所定時間毎に順次、第１軸方向を時間軸として、所定幅Ｗ１の範囲のピクセルからの和信号を時間関数である信号ＳｉｇＷ１として出力する。第１軸方向の明暗の本数が多い場合には、出力される正弦波状の振幅変化をする信号ＳｉｇＷ１の周波数は高いものとなり、第１軸方向の明暗の本数が少ない場合には、出力される信号ＳｉｇＷ１の周波数は低いものとなる。

信号ＳｉｇＷ１は、ローパスフィルター８４を通過することによって、周波数の情報が振幅の情報に変換された信号ＳｉｇＷ１として得られることとなり、周波数が低いほど、信号ＳｉｇＷ１の振幅の値が大きなものとなる。ここで、ローパスフィルター８４が、例えば、不完全積分フィルターの１種である１次ローパスフィルターとして構成されている場合には、カットオフ周波数を低く設定するほど、より小さな位相差を検出できる。それ故、本実施形態では、位相差±π／２まで検出できるようにローパスフィルター８４のカットオフ周波数を定めた。

そして、所定閾値とこの振幅が変化する信号ＳｉｇＷ１の振幅のピーク値との大小を判定する振幅判定器８５によって、この振幅が所定閾値を越える場合に、信号ＳｉｇＷ１Ｇがローレベルからハイレベルに反転する。ここで、所定閾値は、走査を開始から走査の終了までの時間に、位相差として位相差±π／２に対応する場合にローパスフィルター８４を通過した信号ＳｉｇＷ１の振幅がこの所定閾値を越えるように設定する。

ここで、ＣＭＯＳセンサー２７の第１軸方向へ像を結ぶ明暗の本数、または、明暗の本数が１本以内のときは、ＣＭＯＳセンサー２７の第１軸方向へ像を結ぶ位相差の範囲は、ローパスフィルター８４を通過した信号ＳｉｇＷ１の振幅に反比例するので、予め、明暗の本数、または、位相差の範囲に対するローパスフィルター８４を通過した信号ＳｉｇＷ１の振幅を校正しておけば、第１軸上における明暗がどのようなものであっても、これに基づき位相差±π／２を検出するための所望の閾値を設定することができる。

信号ＳｉｇＷ１と、信号ＳｉｇＷ１Ｇを入力された第２制御器８７は、次のような制御手順によって２軸回動ミラー１８のピエゾ素子１８ｃを信号ＳｉｇＡＣＷ１によって制御する。ここで信号ＳｉｇＡＣＷ１は信号ＳｉｇＷ１を元に生成される信号である。

第１参照光をホログラム記録媒体３０に照射して回折光を得るとともに、第２参照光を照射して、回折光と第２参照光との干渉縞をＣＭＯＳセンサー２７の受光面に得る。そして、上述したようにして、第２演算器８８から信号ＳｉｇＷ１Ｇを得る。第２制御器８７は、信号ＳｉｇＷ１Ｇがハイレベルである場合には、そのときに、ピエゾ素子１８ｃに印加している電圧を保持する。

第２制御器８７は、信号ＳｉｇＷ１Ｇがローレベルである場合には、そのときの信号ＳｉｇＷ１の値を検出する。そして、現在のピエゾ素子１８ｃに印加している電圧に若干量の一方の極性の電圧を加算する。電圧を若干変化させた後に、再び、信号ＳｉｇＷ１の値を検出して、前回検出した信号ＳｉｇＷ１の値よりも増加しているか否かを検出し、増加している場合には、極性の方向が適切であるので、さらに、同極性の電圧を加算し続ける。そして、信号ＳｉｇＷ１がハイレベルに変化した時点で電圧の加算の動作を停止して、そのときに、ピエゾ素子１８ｃに印加している電圧を保持する。

現在のピエゾ素子１８ｃに印加している電圧に若干の一方の極性の電圧を加算させた後に、再び、信号ＳｉｇＷ１を検出して、信号ＳｉｇＷ１の値が減少している場合には、印加するべき若干量の電圧の極性の方向が逆であるので、一方に極性とは異極性の電圧を加算し続ける。そして、信号ＳｉｇＷ１がハイレベルに変化した時点で電圧の加算の動作を停止して、そのときに、ピエゾ素子１８ｃに印加している電圧を保持する。

以上によって、第１軸方向への粗調整が完了する。すなわち、ＣＭＯＳセンサー２７の第１軸方向の両端における位相差は位相差±π／２の範囲の中におさまることとなる。

第２軸方向への粗調整についても同様の操作が可能である。第２軸方向への位相合わせを説明する。所定時間毎に順次、第２軸方向に所定幅Ｗ２の範囲のピクセルからの和信号を出力して、出力される正弦波状の時間信号である信号ＳｉｇＷ２を得る。そして、信号ＳｉｇＷ２をローパスフィルター８４に通過させる。これによって、周波数の情報が振幅の情報に変換された信号ＳｉｇＷ２が得られることとなり、周波数が低いほど、信号ＳｉｇＷ２の振幅の値が大きなものとなる。そして、所定閾値とこの信号ＳｉｇＷ２の振幅のピーク値との大小を判定する振幅判定器８５によって、この振幅が所定閾値を越える場合に、信号ＳｉｇＷ２Ｄがローレベルからハイレベルに反転して、ＣＭＯＳセンサー２７の第２軸方向の両端における位相差は位相差±π／２の範囲の中であると判定できる。

そして、第２制御器８７は次のような制御手順によって２軸回動ミラー１８のピエゾ素子１８ｄを信号ＳｉｇＡＣＷ２によって制御する。ここで信号ＳｉｇＡＣＷ２は信号ＳｉｇＷ２を元に生成される信号である。

第１参照光をホログラム記録媒体３０に照射して回折光を得るとともに、第２参照光を照射して、回折光と第２参照光との干渉縞をＣＭＯＳセンサー２７の受光面に得る。上述したようにして、第２演算器８８から信号ＳｉｇＷ２Ｇを得る。第２制御器８７は、信号ＳｉｇＷ２Ｇがハイレベルである場合には、そのときに、ピエゾ素子１８ｄに印加している電圧を保持する。

第２制御器８７は、信号ＳｉｇＷ２Ｇがローレベルである場合には、そのときの信号ＳｉｇＷ２Ｇの値を検出する。そして、現在のピエゾ素子１８ｄに印加している電圧に若干の一方の極性の電圧を加算する。電圧を若干変化させた後に、再び、信号ＳｉｇＷ２Ｇの値を検出して、前回検出した信号ＳｉｇＷ２Ｇの値よりも増加しているか、否かを検出し、増加している場合には、極性の方向が適切であるので、さらに、同極性の電圧を加算し続ける。そして、信号ＳｉｇＷ２Ｇがハイレベルに変化した時点で電圧の加算の動作を停止して、そのときに、ピエゾ素子１８ｄに印加している電圧を保持する。

現在のピエゾ素子１８ｄに印加している電圧に若干の一方の極性の電圧を加算させた後に、信号ＳｉｇＷ２Ｇの値が減少している場合には、極性の方向が逆であるので、異極性の電圧を加算し続ける。そして、信号ＳｉｇＷ２Ｇがハイレベルに変化した時点で電圧の加算の動作を停止して、そのときに、ピエゾ素子１８ｄに印加している電圧を保持する。

以上によって、第２軸方向への粗調整が完了する。なお、第１軸方向への粗調整と第２軸方向への粗調整とは、そのいずれを先におこなうようにしても良く、また、ピクセル情報走査器８３、ローパスフィルター８４、振幅判定器８５を各々２個ずつ設けて、第１軸方向への粗調整と第２軸方向への粗調整とを同時におこなうようにしても良い。

以上の処理によって、第１軸方向および、第２軸方向のいずれの軸方向においても、回折光と第２信号光との位相差は位相差±π／２以内に収まることとなる。

ＣＭＯＳセンサー２７の受光面の全面において、回折光と第２参照光との位相差を位相差±π／５の範囲内としなければ、良好なるＤＣ成分の再生ができないことは、上述した通りである。微調整は、ＣＭＯＳセンサー２７の受光面の全面において、位相差±π／５以内に調整するものである。

微調整は、第３演算器８６、第２制御器８７と、２軸回動ミラー１８とを用いておこなわれる。規格化器８６ｂは、和信号検出器からの和信号である、信号Ｓｉｇ１ｄ、信号Ｓｉｇ２ｄ、を用いて信号ＳｉｇＤを式（２）によって求め、和信号検出器からの和信号である、信号Ｓｉｇ１ｅ、信号Ｓｉｇ２ｅ、を用いて信号ＳｉｇＥを式（３）によって求める。ここで、信号Ｓｉｇ１ｄおよび信号Ｓｉｇ２ｄは、各々、隅部Ｄｃから求めた和信号であり、信号Ｓｉｇ１ｅおよび信号Ｓｉｇ２ｅは、各々、隅部Ｅｃから求めた和信号である。

信号ＳｉｇＤ＝(Ｓｉｇ１ｄ―Ｓｉｇ２ｄ)／(Ｓｉｇ１ｄ＋Ｓｉｇ２ｄ)（２）
信号ＳｉｇＥ＝(Ｓｉｇ１ｅ―Ｓｉｇ２ｅ)／(Ｓｉｇ１ｅ＋Ｓｉｇ２ｅ)（３）

以下に、回折光と第２参照光との位相差を位相差±π／５の範囲内とするための、第１軸方向への微調整と第２軸方向への微調整とについて説明をする。

信号ＳｉｇＤと信号ＳｉｇＥとの各々は、上述した信号ＳｉｇＣと同様の性質を有する信号であり、２軸回動ミラー１８の駆動の極性方向との関係において、安定平衡点と不安定平衡点とを有する。ここで、信号ＳｉｇＤおよび信号ＳｉｇＥのいずれもが、２軸回動ミラー１８の駆動の極性方向との関係において、図７に示す信号ＳｉｇＣの丸印で示すと同様な位相差の位置に、安定平衡点を有するものとしている。

したがって、微調整のための制御ループは、第１軸方向については、２軸回動ミラー１８のピエゾ素子１８ｃに対して、上述した信号ＳｉｇＷ１から生成した信号ＳｉｇＡＣＷ１に信号ＳｉｇＤから生成した信号ＳｉｇＡＣＤを加算した信号を印加して信号ＳｉｇＤを安定平衡点に収束させ、第２軸方向については、２軸回動ミラー１８のピエゾ素子１８ｄに対して、上述した信号ＳｉｇＷ２から生成した信号ＳｉｇＡＣＷ２に信号ＳｉｇＥから生成した信号ＳｉｇＡＣＥを加算した信号を印加して信号ＳｉｇＥを安定平衡点に収束させるように作用し、この結果として、ＣＭＯＳセンサー２７の全面において、回折光と第２参照光との位相差を位相差±π／５の範囲内に納めることができる。

ここで、定常状態における制御系の位相差である定常誤差をどの程度まで小さくできるかは、制御系の低域の利得で定められ、一方、制御系の応答性は制御帯域によって定められるが、この両者を勘案した最適設計は通常おこなわれる制御系の設計事項であり、第２制御器８７が定めるものである。適宜に低域の利得を選び、適宜な制御帯域とすることによって、回折光と第２参照光との位相差を位相差±π／５の範囲内に抑えるとともに、例えば、ホログラムの所謂ページ毎の再生時間と比して十分に短い時間で、位相差を位相差±π／５の範囲内に抑えることができるものである。

（第１実施例の変形例）
また、図９に示すのは、第１実施形態の変形例に用いるＣＭＯＳセンサーである。ＣＭＯＳセンサー２７の隅部Ｃｃと隅部Ｄｃとの間に中間部Ｆｃを設け、信号ＳｉｇＤのみではなく、中間部Ｆｃからも同様にして信号ＳｉｇＦを検出して、制御に用いる信号として、信号ＳｉｇＤと信号ＳｉｇＦとの和を用いるものとしても良い。これによって、制御信号のＳ／Ｎ（信号対雑音比）を向上して、さらに良好なる第１軸についての制御特性を得ることができる。また、同様に、ＣＭＯＳセンサー２７の隅部Ｃｃと隅部Ｅｃとの間に中間部Ｇｃを設け、信号ＳｉｇＤのみではなく、中間部Ｇｃからも同様にして信号ＳｉｇＧを検出して、制御に用いる信号として、信号ＳｉｇＥと信号ＳｉｇＧとの和を用いるものとしても良い。これによって、制御信号のＳ／Ｎを向上して、さらに良好なる第２軸についての制御特性を得ることができる。上述する以外にも、さらに、制御信号を検出する部分を第１軸の延長線上、第２軸の延長線上に配置することによって、制御信号のＳ／Ｎを、さらに、より一層に良好なるものとすることができる。

また、図示しない第１実施例の変形例としては、図１に示す、ビームエクスパンダー１７を２軸回動ミラー１８と偏光ビームスプリッター２１との間に配置するものとしても良い。この場合には、２軸回動ミラー１８で反射するビーム径が小さなものとできるので、２軸回動ミラー１８を小型化できる。これによって、２軸回動ミラー１８の応答特性を向上させて、より少ない電力で高速に所望の制御をおこなうことができる。ここで、このような構成を採用する場合には、２軸回動ミラー１８によってビームエクスパンダー１７へのレーザー光の入射角が変わり、収差を生じるが、通常はミラーの振れ角が非常に小さいので、問題となることは少ない。

（第２実施形態）
図１０を参照して第２実施形態について説明をする。図１０はホログラム再生装置の別の光学部２を示すものである。

図１０に示す光学部２を採用する第２実施形態のホログラム再生装置では、第１実施形態の図１に示す位相遅延素子１６を用いることなく、位相遅延素子１６の有する機能を２軸回動１軸移動ミラー１１８でおこなっている。

図１１に２軸回動１軸移動ミラー１１８の模式図を示す。図１１に示す２軸回動１軸移動ミラー１１８は、第１実施形態における２軸回動ミラー１８と同様に、ＣＭＯＳセンサー２７に照射される第２参照光の局所的な位相を調整するために、２軸回動１軸移動ミラー１１８において反射する第２参照光の２軸回動１軸移動ミラー１１８のミラー１１８ａの表面からＣＭＯＳセンサー２７までの光路長をＣＭＯＳセンサー２７の直交する各々の２方向について調節する機能を有する。この機能を呈するために、２軸回動１軸移動ミラー１１８は、ミラー１１８ａ、ミラー固定部材１１８ｂ、ピエゾ素子１１８ｃ、ピエゾ素子１１８ｄ、支点１１８ｅ、図２における固定側部材１８ｆに替えて移動部材１１８ｇを有している。

ここで、図１１におけるミラー１１８ａは、図２におけるミラー１８ａに対応し、ミラー固定部材１１８ｂは、ミラー固定部材１８ｂに対応し、ピエゾ素子１１８ｃはピエゾ素子１８ｃに対応し、ピエゾ素子１１８ｄはピエゾ素子１８ｄに対応し、支点１１８ｅは支点１８ｅに対応し、移動部材１１８ｇは固定側部材１８ｆに対応するものであり、上述した各部は、相互に同様の構成を有して同様の作用をなすものである。

そして、２軸回動１軸移動ミラー１１８は、第１実施形態における２軸回動ミラー１８を形成する各部に加え、ピエゾ素子１１８ｈ、ピエゾ素子１１８ｉ、ピエゾ素子１１８ｊ、ピエゾ素子１１８ｋの各々を移動部材１１８ｇの４隅に備えている。ピエゾ素子１１８ｈないしピエゾ素子１１８ｋの各々のピエゾ素子は、移動部材１１８ｇと固定側部材１１８ｆとの間にサンドイッチ構造として挟み込まれている。

固定側部材１１８ｆは、光学部２の基準面に固着されている。このような構成を有する２軸回動１軸移動ミラー１１８は、ピエゾ素子１１８ｈないしピエゾ素子１１８ｋの各々に電圧を印加して、ピエゾ素子１１８ｈないしピエゾ素子１１８ｋの各々によって移動させられるミラー１１８ａのピエゾ素子１１８ｈないしピエゾ素子１１８ｋと接合される移動部材１１８ｇの各々の移動量を等しくすることによって、ミラー１１８ａは、固定側部材１１８ｆと光学部２の基準面からの距離がミラー１１８ａの全面に渡り変化させられる。これによって、ミラー１１８ａのレーザー光の反射面とＣＭＯＳセンサー２７の受光面との間に距離を、ミラー１１８ａのレーザー光の反射面とＣＭＯＳセンサー２７の受光面との両方の面の間の離間距離を全面に渡り一律に変化させることができる。

このような、２軸回動１軸移動ミラー１１８の制御方法は、ピエゾ素子１１８ｃおよびピエゾ素子１１８ｄについては、第１実施形態に示した、ピエゾ素子１８ｃおよびピエゾ素子１８ｄと同様な手法を用い、ピエゾ素子１１８ｈないしピエゾ素子１１８ｋについては、第１実施形態における位相遅延素子１６を制御したと同様にして、制御をおこなうものである。すなわち、図５に示す制御系において、位相遅延素子１６に替えて、ピエゾ素子１１８ｈないしピエゾ素子１１８ｋを置き換えることによって、第１実施形態におけると同様に制御をすることができる。

（第２実施形態の変形例）
図示しない第２実施形態の変形例について説明をする。図１０に示す第２実施形態において、２軸回動１軸移動ミラー１１８と偏光ビームスプリッター２１との間にビームエクスパンダー１７を配置するものとしても良い。この場合には、２軸回動１軸移動ミラー１１８で反射するビーム径が小さなものとできるので、２軸回動１軸移動ミラー１１８を小型化できる。これによって、２軸回動１軸移動ミラー１１８の応答特性を向上させて、少ない電力で高速に所望の制御をおこなうことができる。

（第３実施形態）
図１２を参照して第３実施形態について説明をする。図１２はホログラム再生装置の別の光学部３を示すものである。

図１２に示す光学部３を採用する第３実施形態のホログラム再生装置では、第１実施形態の図１に示す位相遅延素子１６を用いることなく、ビームエクスパンダー１７と２軸回動ミラー１８または固定ミラー１２１との間に、位相変調素子１１６または位相変調素子２１６を備えるものである。

図１３は、位相変調素子１１６の構造を示すものである。図１３（Ａ）は、位相変調素子１１６の一方の表面（第２参照光が通過する面）から見た構造を示すものであり、図１３（Ｂ）は、位相変調素子１１６の他方の表面から見た構造を示すものであり、図１３（Ｃ）は、位相変調素子１１６の断面から見た構造を示すものである。図１３（Ａ）に示すように、位相変調素子１１６の一方の表面は、ガラス基板１１６ａ（第１剛性板）の上に透明電極１１６ｂ（第１光透過膜）をコーティングし、透明電極１１６ｂの各々の端部にアルミ電極１１６ｃ（第１光透過膜第１電極）およびアルミ電極１１６ｄ（第１光透過膜第２電極）を有している。

透明電極１１６ｂは、例えば、酸化インジュームスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、酸化スズ等のレーザー光を透過する材料であって、抵抗値が比較的に大きい材料を、スパッタリング、真空蒸着等によってガラス基板１１６ａに形成している。

図１３（Ｂ）に示すように、位相変調素子１１６の他方の表面から見た構造は、図１３（Ａ）に示すと同様に、ガラス基板１１６ｈ（第２剛性板）、透明電極１１６ｉ（第２光透過膜）、アルミ電極１１６ｆ（第２光透過膜第１電極）およびアルミ電極１１６ｇ（第２光透過膜第２電極）を有している。しかしながら、図１３（Ａ）に示す、位相変調素子１１６の一方の表面から見た構造とは異なり、アルミ電極１１６ｆおよびアルミ電極１１６ｇの各々は、アルミ電極１１６ｃおよびアルミ電極１１６ｄと９０度配列の方向が異なっている。

図１３（Ｃ）に示すように、位相変調素子１１６のガラス基板１１６ａとガラス基板１１６ｈとの間には、液晶１１６ｊが満たされており、液晶が満たされている点については、位相遅延素子１６と異なるものではない。

この位相変調素子１１６のアルミ電極１１６ｃとアルミ電極１１６ｄとの間に電圧を印加することによって、アルミ電極１１６ｃとアルミ電極１１６ｄとの間に電圧勾配が発生して、図１３（Ｃ）において示す、紙面横方向の距離に応じて、透明電極１１６ｂと透明電極１１６ｉとの間で異なる電圧が発生することとなる。また、アルミ電極１１６ｆとアルミ電極１１６ｇとの間に電圧を印加することによって、アルミ電極１１６ｆとアルミ電極１１６ｇとの間に電圧勾配が発生して、図１３（Ｃ）の紙面の表裏方向の距離に応じて、透明電極１１６ｂと透明電極１１６ｉとの間で異なる電圧が発生することとなる。

そして、この透明電極１１６ｂと透明電極１１６ｉとの間の異なる電圧の大きさに応じて、第２参照光の位相が遅延することとなる。

例えば、アルミ電極１１６ｄに５Ｖ（ボルト）、アルミ電極１１６ｃに０Ｖを印加すると、アルミ電極１１６ｄからアルミ電極１１６ｃに向かって直線的に電圧（第１軸方向電圧）が５Ｖから０Ｖまで変わる。また、アルミ電極１１６ｆに−５Ｖ、アルミ電極１１６ｇに０Ｖを印加すると、アルミ電極１１６ｆからアルミ電極１１６ｇに向かって直線的に電圧（第２軸方向電圧）が−５Ｖから０Ｖまで変わる。

上述した、第１軸方向電圧と第２軸方向電圧との各々を制御することにより、ＣＭＯＳセンサー２７の第１軸方向、第２軸方向の各々について、第２参照光の位相を調整することができる。この場合においてミラーとしては、固定ミラー２１８を用いても良いし、２軸回動ミラー１８を用いるようにしても良い。

ミラーとして固定ミラー２１８を用いる場合には、図８に示す構成によって検出した各々の信号である、信号ＳｉｇＡＣＷ１、信号ＳｉｇＡＣＷ２、信号ＳｉｇＡＣＤ、信号ＳｉｇＡＣＥを以下のように用いる。

アルミ電極１１６ｄには、信号ＳｉｇＡＣＷ１を印加し、アルミ電極１１６ｇには、信号ＳｉｇＡＣＤを印加し、アルミ電極１１６ｆには、信号ＳｉｇＡＣＷ２を印加し、アルミ電極１１６ｇには、信号ＳｉｇＡＣＥの各々を印加するものである。

このように、電圧を印加することによって、制御系の作用によって、回折光と第２参照光との位相差を位相差±π／５以内とすることができる。ここで、位相変調素子１１６は機械的な可動部を有しないので２軸可動ミラー１８を用いて位相合わせする場合に較べて機構が簡単なものとできる。

ミラーとして固定ミラー２１８を用いることなく、２軸回動ミラーを用いる場合においては、アルミ電極１１６ｆには、信号ＳｉｇＡＣＤを印加し、アルミ電極１１６ｇには、固定の電圧を印加し、アルミ電極１１６ｆには、信号ＳｉｇＡＣＥを印加し、アルミ電極１１６ｇには、固定の電圧を印加し、２軸回動ミラー１８のピエゾ素子１８ｃには、信号ＳｉｇＷ１を与え、２軸回動ミラー１８のピエゾ素子１８ｄには、信号ＳｉｇＷ２を与えるようにしても良い。この場合には、振幅の大きな空間的な低域成分は２軸回動ミラー１８で制御し、振幅の小さい空間的な高域成分は位相変調素子１１６で制御して、位相変調素子１１６を小型化することができる。

また、ミラーとして固定ミラー２１８を用いることなく、２軸回動ミラーを用いる場合においては、別の制御方法としては、信号ＳｉｇＡＣＤおよび信号ＳｉｇＡＣＥの各々を、高域成分（高周波成分）の信号であるＳｉｇＡＣＤｈおよび信号ＳｉｇＡＣＥｈと、低域成分（低周波成分）の信号である信号ＳｉｇＡＣＤｌおよび信号ＳｉｇＡＣＥｌとに分解し、アルミ電極１１６ｆには、信号ＳｉｇＡＣＤｈを印加し、アルミ電極１１６ｇには、固定の電圧を印加し、アルミ電極１１６ｆには、信号ＳｉｇＡＣＥｈを印加し、アルミ電極１１６ｇには、固定の電圧を印加し、２軸回動ミラー１８のピエゾ素子１８ｃには、信号ＳｉｇＷ１と信号ＳｉｇＡＣＤｌとを加算した電圧を与え、２軸回動ミラー１８のピエゾ素子１８ｄには、信号ＳｉｇＷ２と信号ＳｉｇＡＣＥｌとを加算した電圧を与えるようにしても良い。このようにすると、位相変調素子１１６をさらに小型化することができる。図１３で電極はガラス基板において液晶と反対側に配置しているが、液晶と同じ側に配置し、絶縁膜で覆うようにしても良い。

図１４（Ａ）ないし図１４（Ｃ）は、別の位相変調素子である位相変調素子２１６を示すものである。この位相変調素子２１６においては、図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）に示すように、アルミ電極はなく、長方形の透明電極のみが並んでいる。この透明電極は抵抗値が小さく、電極内で電圧分布が生じないことが望ましい。例えば、図１４（Ａ）では、ガラス基板２１６ａ（第１剛性板）の上に配された複数の平行電極の一つとしての一番右の透明電極２１６ｂに信号ＳｉｇＷ１の応じた電圧を印加し、透明電極２１６ｂの１つ左にある透明電極にさらに、０．１Ｖ高い電圧、透明電極２１６ｂの２つ左にある透明電極にさらに、０．２Ｖ高い電圧・・・・という具合に電圧をかけることにより、電圧勾配を形成することができる。また、図１４（Ｂ）では、ガラス基板２１６ｈ（第２剛性板）の上に配された複数の平行電極の一つとしての一番上の透明電極２１６ｉに信号ＳｉｇＷ１の応じた電圧を印加し、透明電極２１６ｂの１つ下にある透明電極にさらに、０．１Ｖ高い電圧、透明電極２１６ｂの２つ下にある透明電極にさらに、０．２Ｖ高い電圧・・・・という具合に電圧をかけることにより、電圧勾配を形成することができる。透明電極付近では右から左または、上から下に階段状の電圧となるが、液晶付近では分布がなまり直線状となる。ここで、透明電極の幅は、例えば、０．５ｍｍ（ミリメータ）、透明電極と透明電極との間の距離は１００ｎｍ（ナノメータ）とされている。図１４においても電極はガラス基板において液晶と反対側に配置しているが、液晶と同じ側に配置し、絶縁膜で覆うようにしても良い。

上述した第１実施形態ないし第３実施形態に共通する変形例を以下に挙げる。
第１実施形態では、偏光ビームスプリッター１３で分けられる第１参照光と第２参照光との光量比を１：１とし、偏光ビームスプリッター２１の特性を９９％反射し１％通過するものとしているが、これらの値にはある程度の任意性がある。例えば、偏光ビームスプリッター２１の特性を、Ｓ波について９０％反射し、１０％通過とすると、回折光を１０％ロスすることにはなるが、受光素子での第２参照光の光量は、各々の量を上述したように、９９％反射し１％通過するものとした場合に比べて１０倍となる。従って、９９％反射し１％通過するものとした場合と同じ光量になるようにするには、レーザー１１からの出射パワーを約半分である５５／１００に下げ、偏光ビームスプリッター１３で分けられる第１参照光と第２参照光との光量比を１０：１となるように１／２波長板１２を設定すれことによって、レーザー１１からの出射パワーがより少ない場合でも同様の効果を得ることができる。

また、上述の説明においては、第１参照光と第２参照光とがともにＳ波であるとしたが、偏光方向については、第１参照光と第２参照光が同じであればいいので、両方ともＰ波としても良いものである。

（第４実施形態）
図１５を参照して、第４実施形態について説明をする。第４実施形態は所謂コーアキシャル技術を用いるホログラム記録再生装置の光学部４を示すものである。ここで、ホログラム記録媒体は反射膜付きのホログラム記録媒体１３０を用いるものである。

光学部４は、光学部４は、レーザー４１、アイソレーター４２、シャッター４３、フーリエ変換レンズ４４、フーリエ変換レンズ４５、１／２波長板４６、偏光ビームスプリッター４７、可動ミラー５１、偏光ビームスプリッター５２、位相変調型の空間変調器５３、ピンホール５９、フーリエ変換レンズ５５、偏光ビームスプリッター５６、フーリエ変換レンズ５７、ピンホール５８、フーリエ変換レンズ６１、偏光ビームスプリッター６２、１／４波長板６３および対物レンズ７０を第１参照光が通過する光路を構成する光学部材として具備する。なお、図１５においては、第１参照光、第２参照光、回折光は、いずれも、図１５の紙面の表裏面方向に進行するので、１／４波長板６３と対物レンズ７０との間には、図示しないプリズムが配置され、第１参照光、回折光の各々の光ビームの進行方向を直角に曲げるようになされている。

また、光学部４は、レーザー４１、アイソレーター４２、シャッター４３、フーリエ変換レンズ４４、フーリエ変換レンズ４５、１／２波長板４６、偏光ビームスプリッター４７、ミラー４８、１／２波長板６３、偏光ビームスプリッター６４、位相遅延素子６５、ビームエクスパンダー６６、２軸回動ミラー６７および偏光ビームスプリッター６８を第２参照光が通過する光路を構成する光学部材とし、ＣＭＯＳセンサー７４を第２参照光が照射される光学部品として具備する。

また、光学部４は、対物レンズ７０、１／４波長板６３、偏光ビームスプリッター６２、フーリエ変換レンズ６１、ピンホール５８、フーリエ変換レンズ５７、偏光ビームスプリッター５６、フーリエ変換レンズ７２、フーリエ変換レンズ７３および偏光ビームスプリッター６８を回折光が通過する光路を構成する光学部材とし、ＣＭＯＳセンサー７４を回折光が照射される光学部材として具備する。

ここで、レーザー４１、アイソレーター４２、シャッター４３、フーリエ変換レンズ４４、フーリエ変換レンズ４５、１／２波長板４６および偏光ビームスプリッター４７が、第１参照光と第２参照光とが共通に通過する光学部材である。

また、偏光ビームスプリッター６８が、回折光と第２参照光とが共通に通過する光学部材である。

また、偏光ビームスプリッター５６、フーリエ変換レンズ５７、ピンホール５８、フーリエ変換レンズ６１、偏光ビームスプリッター６２、１／４波長板６３、対物レンズ７０が、回折光と第１参照光とが共通に通過する光学部材である。

上述したように、第１参照光、回折光が少なくとも対物レンズ７０を共通の光路部品として有するので、第１参照光、回折光は対物レンズ７０の光軸を中心として同軸状に対物レンズ７０を通過する。このようなホログラム再生装置をコーアキシャル方式のホログラム再生装置と、一般に称している。

図１５に示す光学部４について、本実施形態を説明するに必要な範囲で、再生に関わる部分を中心に簡単に説明をする。

レーザー４１は、例えば、レーザー光の波長が４０５ｎｍ（ナノ・メータ）とされている青色レーザーである。アイソレーター４２は、青色レーザーに戻光が戻ることを防いで、シングルモードの発振を維持するためのものである。シャッター４３はレーザー光を透過、または、遮蔽するための素子である。フーリエ変換レンズ４４およびフーリエ変換レンズ４５は光ビームの径を拡大するためのものである。このようにして光ビームの径を拡大することによって空間変調器５３の所望の領域である参照光領域および信号光領域に光ビームを照射することが可能とされる。偏向ビームスプリッター４７は第１参照光と第２参照光とを分離するためのものである。可動ミラー５１は、レーザー光をホログラム記録媒体１３０のホログラム記録層の面内方向に位置決めをするためのものである。

空間変調器５３は、参照光領域に所定のパターンを表示して、光ビームに空間的な変調を施して第１参照光を得るためのものであり、上述した第１実施形態ないし第３実施形態と同様に、レーザー光に位相変調をおこなうものである。偏光ビームスプリッター５２は可動ミラー５１からの光ビームが空間変調器５３に向かうように反射して、空間変調器５３で変調を受けた参照光はその偏光方向が入射光に対してπ／２異なって直交するので偏光ビームスプリッター５２を透過してフーリエ変換レンズ５３の方向に向かうようにするためのものである。

フーリエ変換レンズ５３およびフーリエ変換レンズ５５は、光ビームの集光点を形成するためのものである。ピンホール５９は、この光ビームの集光点に配置されており、これによって高次の回折光を遮蔽して、記録をおこなう場合には、ホログラム記録媒体１３０に記録されるホログラムの形状を良好なものとするためのものである。

偏光ビームスプリッター５６は、参照光をフーリエ変換レンズ５７の方向に向かわせるとともに、後述する回折光をフーリエ変換レンズ７２の方向に向かわせるためのものである。フーリエ変換レンズ５７およびフーリエ変換レンズ６１は、光ビームの集光点を形成するためのものである。ピンホール５８は、この光ビームの集光点に配置されており、これによって高次の回折光を遮蔽する。

さらに、光ビームは偏光ビームスプリッター６２を透過して、さらに、１／４波長板６３を通過する。光ビームは１／４波長板６３を通過する前はＰ波であるが、ホログラム記録媒体１３０から戻り、再び１／４波長板６３を通過することによってＳ波となる。対物レンズ７０は、第１参照光および第２参照光をホログラム記録媒体１３０のホログラム記録層の深さ方向、および、これと直交する面内方向への位置決めをおこなうために図示しないアクチュエーターによって駆動されている。また、対物レンズは回折光を回折光の光路へと導く。

回折光は、対物レンズ７０、１／４波長板６３、偏光ビームスプリッター６２、フーリエ変換レンズ６１、ピンホール５８、フーリエ変換レンズ５７を通過して、偏光ビームスプリッター５６で反射され、フーリエ変換レンズ７２、フーリエ変換レンズ７３、偏光ビームスプリッター６８を通過してＣＭＯＳセンサー７４に導かれる。

第２参照光は、偏光ビームスプリッター４７で分離された後、ミラー４８、１／２波長板６３、偏光ビームスプリッター６４、位相遅延素子６５、ビームエクスパンダー６６を通過し、２軸回動ミラー６７で反射し、偏光ビームスプリッター６８で反射して、ＣＭＯＳセンサー７４に導かれる。

上述した光路を第１参照光、第２参照光、回折光の各々が通過することによって、回折光と第２参照光とがＣＭＯＳセンサー７４の受光面で加算されて、上述した第１の実施形態ないし第３の実施形態と同様に明暗像が再生される。ここで、回折光と第２参照光との位相合わせは、２軸回動ミラー６７によっておこなわれる。２軸回動ミラー６７は、第１実施形態における２軸回動ミラー１８と同様の構成を有し、同様な作用をするものである。

以下に、第４実施形態における回折光と第２参照光との位相合わせについて説明をする。位相合わせは、第１実施形態と略同様であるが、第１実施形態では、位相遅延素子１６を設けることによって、隅部Ｃｃにおける位相合わせをおこなったが、第４実施形態では隅部Ｃｃにおける位相合わせのための光学部材を有しない。第４実施形態では隅部Ｃｃにおける位相合わせは、位相遅延素子１６と同様な構成を有する位相遅延素子６５を用いて、第１実施形態における位相遅延素子１６を制御すると同様にしておこなうことができる。また、隅部Ｄｃ、隅部Ｅｃにおける位相合わせは、２軸回動ミラー６７を用いて、第１実施形態における２軸回動ミラー１８を制御すると同様である。

第４実施形態のホログラム記録再生装置では、コーアキシャル方式のホログラム再生装置としてＤＣ成分をＣＭＯＳセンサー２７において加算することができる。この場合において、第２参照光はホログラム記録媒体１３０に照射されることがないので、第２参照光によって記録情報がダメージを受ける危険性がない。

（第５実施形態）
図１６を参照して第５実施形態について説明をする。図１６はホログラム再生装置の別の光学部５を示すものである。て第５実施形態の光学部５において、第４実施形態の光学部４と同様な構成部分には、同一の符号を付して説明を省略する。光学部５の、光学部４と異なる点は、まず、遮蔽板１５９を備える点である。遮蔽板１５９は、ＤＣ成分（０次光）をカットするものである。また、空間変調器１５３は明暗の変調をするものであり、光学部４における空間変調器５３が位相を変調するものである点で異なるものである。

図１６に示す第５実施形態も所謂コーアキシャル技術を用いるホログラム記録再生装置の光学部を示すものである。空間変調器１５３は位相を変調するものではなく、明暗の変調をするものである。この場合にはピンホール５９の位置において０次光が発生するので、遮蔽板１５９を設けることにより、０次光（ＤＣ成分）をカットした記録ができる。再生時に第２参照光を照射することにより、カットしたＤＣ成分を復元することができる。すなわち、遮蔽板１５９を設けてＤＣ成分をカットして記録したホログラム記録媒体から記録情報を再生するに際して、第２参照光を用いてＤＣ成分を再び付加して良好なる再生特性を得ることができるものである。

本発明のホログラム再生装置およびホログラム再生方法によれば、位相変調で記録したホログラム記録媒体から記録情報を再生するに際して、良好なる再生特性を得ることができる。また、第２参照光をホログラム記録媒体に照射することがないので、第２参照光によって、ホログラム記録媒体に記録された記録情報がダメージを受けることがない。

本発明の位相変調素子によれば、機構部を有することなく、レーザー光の位相を調整できるので、本発明のホログラム再生装置に用いるのに好適であり、これを用いることによって装置の小型化が図れる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、その発明の技術的思想の範囲内で様々に変形して実施することが可能である。

第１実施形態のホログラム再生装置の光学部を中心とする模式図である。 ２軸回動ミラーの構造を模式的に示す図である。 ＣＭＯＳセンサーの受光面を模式的に示す図である。 図示しない空間変調器の隅部を拡大した図である。 位相遅延素子を制御する制御系のブロック図である。 信号Ｓｉｇ１ｃおよび信号Ｓｉｇ２ｃの特徴を示す図である。 回折光と第２参照光との両光の位相差を横軸とし、信号ＳｉｇＣを縦軸に示すものである。 ２軸回動ミラーを制御する制御系のブロック図である。 第１実施形態の変形例に用いるＣＭＯＳセンサーの模式図である。 第２実施形態のホログラム再生装置の光学部を中心とする模式図である。 ２軸回動１軸移動ミラーの模式図である。 第３実施形態のホログラム再生装置の光学部を中心とする模式図である。 位相変調素子の構造を示す図である。 別の位相変調素子の構造を示す図である。 第４実施形態のホログラム再生装置の光学部を中心とする模式図である。 第５実施形態のホログラム再生装置の光学部を中心とする模式図である。

符号の説明

１、２、３、４ 光学部、１１、４１ レーザー、１２、１４、４６ １／２波長板、１３、１５、２１、４７、５２、６４、５６、６２、６８ 偏光ビームスプリッター、１６、６５ 位相遅延素子、１７ ビームエクスパンダー、１８、６７ ２軸可動ミラー、１８ａ、２３、４８、１１８ａ ミラー、１８ｂ ミラー固定部材、１８ｃ、１８ｄ、１１８ｃ、１１８ｄ、１１８ｈ、１１８ｉ、１１８ｊ、１１８ｋ、 ピエゾ素子、１８ｅ、１１８ｅ 支点、１８ｆ 固定側部材、２２、７０ 対物レンズ、２４ 回転ミラー、２５、２６ レンズ、２７、７４ ＣＭＯＳセンサー、３０、１３０ ホログラム記録媒体、４２ アイソレーター、４３ シャッター、４４、４５、５３、５７、６１、７２、７３ フーリエ変換レンズ、５１ 可動ミラー、５３、１５３ 空間変調器、５８、５９ ピンホール、６３ １／４波長板、６６ ビームエクスパンダー、８０、８６、８８ 演算器、８０ａ、８６ａ 和信号検出器、８０ｂ、８６ｂ 規格化器、８１、８７ 制御器、８２ ピクセル情報記憶器、８３ ピクセル情報走査器、８４ ローパスフィルター、８５ 振幅判定器、１１６、２１６ 位相変調素子、１１６ａ、１１６ｈ ガラス基板、１１６ｂ、１１６ｉ 透明電極、１１６ｃ、１１６ｄ、１１６ｆ、１１６ｇ アルミ電極、１１６ｊ 液晶、１１８ｂ ミラー固定部材、１１８ｇ 移動部材、１１８ｆ 固定側部材、１１８ ２軸回動１軸移動ミラー、１２１、２１８ 固定ミラー、１５９ 遮蔽板、２１６ｂ、２１６ｂ アルミ電極、Ｃｃ、Ｃｐ、Ｄｃ、Ｄｐ、Ｅｃ、Ｅｐ、 隅部、Ｆｃ、Ｇｃ 中間部、Ｓｉｇ１ｃ、Ｓｉｇ１ｄ、Ｓｉｇ１ｅ、Ｓｉｇ２ｃ、Ｓｉｇ２ｄ、Ｓｉｇ２ｅ、ＳｉｇＡＣＤ、ＳｉｇＡＣＤｈ、ＳｉｇＡＣＤｌ、ＳｉｇＡＣＥ、ＳｉｇＡＣＥｈ、ＳｉｇＡＣＥｌ、ＳｉｇＡＣＷ１、ＳｉｇＡＣＷ２、ＳｉｇＣ、ＳｉｇＤ、ＳｉｇＥ、ＳｉｇＦ、ＳｉｇＧ、ＳｉｇＷ１、ＳｉｇＷ１Ｇ、ＳｉｇＷ２、ＳｉｇＷ２Ｄ、ＳｉｇＷ２Ｇ、 信号、Ｗ１、Ｗ２ 所定幅

Claims (5)

1. ホログラム記録媒体に第１参照光を照射するためにレーザー光源からのレーザー光を導く第１参照光の光路と、
   前記第１参照光の照射によって前記ホログラム記録媒体から発生する回折光を複数のピクセルを有する受光素子に導く回折光の光路と、
   前記回折光の偏光方向と同一の偏光方向を有する第２参照光を前記レーザー光源から前記受光素子に導く前記第１参照光の光路と異なる第２参照光の光路と、を備え、
   前記第２参照光の光路には、位相変調素子を具備し、
   前記位相変調素子は、
   前記第２参照光の進行方向の位相を均一に遅延させる位相遅延素子と、
   前記第２参照光の断面方向において直交する２つの軸方向の各々の位相を変化させる２軸回動ミラーとで構成され、
   前記受光素子の受光面における前記回折光と前記第２参照光との位相差を±π／５（ラジアン）の範囲内とするホログラム再生装置。
2. ホログラム記録媒体に第１参照光を照射するためにレーザー光源からのレーザー光を導く第１参照光の光路と、
   前記第１参照光の照射によって前記ホログラム記録媒体から発生する回折光を複数のピクセルを有する受光素子に導く回折光の光路と、
   前記回折光の偏光方向と同一の偏光方向を有する第２参照光を前記レーザー光源から前記受光素子に導く前記第１参照光の光路と異なる第２参照光の光路と、を備え、
   前記第２参照光の光路には、位相変調素子を具備し、
   前記位相変調素子は、
   液晶を用いた位相遅延素子であって、
   前記液晶を封止する光透過性の２枚の剛性板と、
   各々の前記剛性板の表面に電位勾配を生じさせるように形成され、前記剛性板に形成された一の電極と、
   前記剛性板に形成された前記一の電極と直交する他の電極と、によって第２参照光の位相変化を生じさせ、
   前記受光素子の受光面における前記回折光と前記第２参照光との位相差を±π／５（ラジアン）の範囲内とするホログラム再生装置。
3. ホログラム記録媒体に第１参照光を照射するためにレーザー光源からのレーザー光を導く第１参照光の光路と、
   前記第１参照光の照射によって前記ホログラム記録媒体から発生する回折光を複数のピクセルを有する受光素子に導く回折光の光路と、
   前記回折光の偏光方向と同一の偏光方向を有する第２参照光を前記レーザー光源から前記受光素子に導く前記第１参照光の光路と異なる第２参照光の光路と、を備え、
   前記第２参照光の光路には、位相変調素子を具備し、
   前記位相変調素子は、
   印加される電圧に応じて透過する光ビームの位相変化を生じさせる液晶と、
   前記液晶を挟んで保持する光透過性の第１剛性板および第２剛性板と、
   前記第１剛性板および前記第２剛性板の各々の面に設けられた導電性および光透過性を有する第１光透過膜および第２光透過膜と、
   前記第１光透過膜の両端に平行して設けられ、前記第１光透過膜よりも導電性が大きな材料で形成された第１光透過膜第１電極および第１光透過膜第２電極と、
   前記第１光透過膜第１電極および前記第１光透過膜第２電極と直交して前記第２光透過膜の両端に平行して設けられ、前記第２光透過膜よりも導電性が大きな材料で形成された第２光透過膜第１電極および第２光透過膜第２電極と、
   を有して形成され、
   前記受光素子の受光面における前記回折光と前記第２参照光との位相差を±π／５（ラジアン）の範囲内とするホログラム再生装置。
4. ホログラム記録媒体に第１参照光を照射するためにレーザー光源からのレーザー光を導く第１参照光の光路と、
   前記第１参照光の照射によって前記ホログラム記録媒体から発生する回折光を複数のピクセルを有する受光素子に導く回折光の光路と、
   前記回折光の偏光方向と同一の偏光方向を有する第２参照光を前記レーザー光源から前記受光素子に導く前記第１参照光の光路と異なる第２参照光の光路と、を備え、
   前記第２参照光の光路には、位相変調素子を具備し、
   前記位相変調素子は、
   印加される電圧に応じて透過する光ビームの位相変化を生じさせる液晶と、
   前記液晶を挟んで保持する光透過性の第１剛性板および第２剛性板と、
   前記第１剛性板の面に設けられた導電性および光透過性を有する複数の平行電極と、前記第２剛性板の面に設けられた導電性および光透過性を有する前記複数の平行電極と各々が直交する複数の平行電極と、
   を有して形成され、
   前記受光素子の受光面における前記回折光と前記第２参照光との位相差を±π／５（ラジアン）の範囲内とするホログラム再生装置。
5. ホログラム記録媒体にレーザー光源からの第１参照光を照射し、
   前記第１参照光によって前記ホログラム記録媒体から回折光を発生し、
   前記レーザー光源から前記回折光の偏光方向と同一の偏光方向を有し、前記第１参照光の光路と異なる光路を通過する第２参照光を発生し、
   前記回折光と前記第２参照光とを複数のピクセルを有する受光素子で受光し、
   前記第２参照光の位相を前記複数のピクセルで受光する信号に応じて第２参照光の進行方向の面内で変化させ、
   前記受光素子の受光面における前記回折光と前記第２参照光との位相差を±π／５（ラジアン）の範囲内とするホログラム再生方法。

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