JP2005259233A

JP2005259233A - Hologram recording apparatus, hologram reproducing apparatus, hologram recording method, hologram reproducing method, and hologram recording medium

Info

Publication number: JP2005259233A
Application number: JP2004067826A
Authority: JP
Inventors: Fuji Tanaka; 富士田中
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2024-03-10
Also published as: JP4349167B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hologram recording apparatus, a hologram reproducing apparatus, a hologram recording method, a hologram reproducing method, and a hologram recording medium which realize recording and reproducing for the hologram recording medium without performing intermittent movement and stop. SOLUTION: The almost same irradiation position on the hologram recording medium is irradiated with signal light modulated by reference light and a modulator, write-in of information for the hologram recording medium is performed while moving almost the same irradiation position relatively to the hologram recording medium. Consequently, hologram can be generated dynamically on the hologram recording medium. COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ホログラム記録装置、ホログラム再生装置、ホログラム記録方法、ホログラム再生方法、およびホログラム記録媒体に関する。 The present invention relates to a hologram recording device, a hologram reproducing device, a hologram recording method, a hologram reproducing method, and a hologram recording medium.

ホログラフィを使ってデータを記録するホログラム記録装置の開発が進められている。 Development of hologram recording devices that record data using holography is in progress.

ホログラム記録装置では、１本のレーザ光から透過型液晶表示素子等の変調器で変調された（データが重畳された）信号光、変調しない参照光の２つを生成し、これらをホログラム記録媒体の同一場所に照射する。その結果、ホログラム記録媒体上で信号光と参照光が干渉して照射点に回折格子（ホログラム）が形成されることで、ホログラム記録媒体にデータが記録される。 In the hologram recording apparatus, a signal light modulated (modulated with data) by a modulator such as a transmissive liquid crystal display element and a reference light not modulated are generated from one laser beam, and these are generated as a hologram recording medium. Irradiate the same place. As a result, the signal light and the reference light interfere on the hologram recording medium and a diffraction grating (hologram) is formed at the irradiation point, whereby data is recorded on the hologram recording medium.

記録済みのホログラム記録媒体に参照光を照射することで、記録時に形成された回折格子から回折光（再生光）が発生する。この再生光は記録時の信号光に重畳されたデータを含んでいるので、これを受光素子で受光することで記録した信号を再生できる。 By irradiating the recorded hologram recording medium with reference light, diffracted light (reproduced light) is generated from the diffraction grating formed during recording. Since the reproduction light includes data superimposed on the signal light at the time of recording, the recorded signal can be reproduced by receiving the data with a light receiving element.

ホログラム記録媒体に多くの情報を記録するためには、ホログラム記録媒体に多数のホログラムを形成する場合がある。この場合、ホログラム記録媒体上の異なる箇所にホログラムを形成するとは限らず、ホログラム記録媒体上の同一箇所に参照光の入射角度を変化させてホログラムを形成することも可能である。これは、いわゆる多重記録（角度多重）であり、再生時に記録時と同様の参照光を用いることで、同一箇所に形成された複数のホログラムそれぞれに対応する再生光、ひいてはデータを得ることが可能である。 In order to record a large amount of information on the hologram recording medium, a large number of holograms may be formed on the hologram recording medium. In this case, the hologram is not necessarily formed at different locations on the hologram recording medium, and the hologram can also be formed by changing the incident angle of the reference light at the same location on the hologram recording medium. This is so-called multiplex recording (angle multiplex), and by using the same reference light as at the time of recording at the time of reproduction, it is possible to obtain reproduction light and thus data corresponding to each of a plurality of holograms formed at the same location. It is.

なお、多重記録の一種である位相相関多重を用いて記憶容量の増大を図ったホログラム記録装置の開発が進められている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−２４２４２４号公報 In addition, development of a hologram recording apparatus that increases the storage capacity by using phase correlation multiplexing, which is a type of multiplex recording, is in progress (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 11-242424

ホログラム記録媒体に多数のホログラムを正確に記録するには、ホログラム記録媒体に対して光学系が静止した状態で、記録することが求められる。これを実現するには、記録時に、ホログラム記録媒体に対して光学系の移動、停止を断続的に繰り返し、停止時に記録を行う必要がある。 In order to accurately record a large number of holograms on the hologram recording medium, it is required to record in a state where the optical system is stationary with respect to the hologram recording medium. In order to realize this, it is necessary to intermittently repeat the movement and stop of the optical system with respect to the hologram recording medium during recording, and to perform recording during the stop.

しかしながら、このような断続操作は駆動機構の複雑化を招き、しかも高速な記録、再生が行い難くなる。これに対して、光ディスクや磁気ディスクはメディアを回転させたままでの記録、再生が可能であり、ディスクの駆動機構が比較的単純で、かつ高速での記録、再生が可能となる。 However, such intermittent operation leads to complication of the drive mechanism and makes it difficult to perform high-speed recording and reproduction. On the other hand, optical disks and magnetic disks can be recorded and reproduced while the medium is rotated, and the disk drive mechanism is relatively simple and can be recorded and reproduced at high speed.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、断続的な移動、停止を行わずにホログラム記録媒体への記録、再生を行えるホログラム記録装置、ホログラム再生装置、ホログラム記録方法、ホログラム再生方法、およびホログラム記録媒体を提供することにある。 In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a hologram recording apparatus, a hologram reproducing apparatus, a hologram recording method, a hologram reproducing method, which can perform recording and reproduction on a hologram recording medium without performing intermittent movement and stop, And providing a hologram recording medium.

Ａ．本発明に係るホログラム記録装置は、参照光および変調器で変調された信号光をホログラム記録媒体上の略同一の照射位置に照射する光学系と、前記ホログラム記録媒体に対して、前記略同一の照射位置を相対的に移動させる移動機構と、前記移動機構により前記ホログラム記録媒体に対して前記略同一の照射位置を相対的に移動させながら、前記信号光および参照光による前記ホログラム記録媒体への情報の書き込みを行う書込制御部と、を具備することを特徴とする。 A. The hologram recording apparatus according to the present invention includes an optical system for irradiating a reference light and a signal light modulated by a modulator to substantially the same irradiation position on the hologram recording medium, and the substantially same A moving mechanism that relatively moves the irradiation position; and the movement mechanism moves the substantially same irradiation position relative to the hologram recording medium while moving the irradiation position on the hologram recording medium by the signal light and the reference light. And a writing control unit for writing information.

移動機構によりホログラム記録媒体に対して照射位置を相対的に移動させながら、信号光および参照光によりホログラム記録媒体への情報の書き込みを行う。この結果、ホログラム記録媒体上に動的にホログラムを生成することができる。 Information is written to the hologram recording medium by signal light and reference light while moving the irradiation position relative to the hologram recording medium by the moving mechanism. As a result, a hologram can be dynamically generated on the hologram recording medium.

例えば、変調器が所定の方向に変調要素が配列された一次元変調器の場合、この所定の方向と異なる方向（垂直方向が好ましい）に、相対的な移動を行うことで、生成されるホログラムを互いに分離して再生することが可能となる。 For example, when the modulator is a one-dimensional modulator in which modulation elements are arranged in a predetermined direction, a hologram generated by performing relative movement in a direction different from the predetermined direction (preferably in the vertical direction) Can be reproduced separately from each other.

（１）ここで、ホログラム記録装置が、前記参照光の光路中に配置され、かつ複数のサブフィルタが配置された位相フィルタをさらに具備し、前記変調器が前記サブフィルタに対応する部分変調要素に区分されてもよい。 (1) Here, the hologram recording apparatus further includes a phase filter disposed in the optical path of the reference light and having a plurality of sub-filters, wherein the modulator corresponds to the sub-filter. It may be divided into.

変調器が２方向に変調要素が配列された二次元変調器の場合には、一次元変調器の場合と異なり、相対移動の方向で異なる変調要素の重なりが生じることを回避することが困難である。 When the modulator is a two-dimensional modulator in which the modulation elements are arranged in two directions, unlike the case of the one-dimensional modulator, it is difficult to avoid overlapping of different modulation elements in the direction of relative movement. is there.

このような場合に、複数のサブフィルタが配置された位相フィルタを用い、かつ変調器の部分変調要素をサブフィルタと対応させることで、移動によってホログラム記録媒体上に重なって記録された部分変調要素を互いに分離して再生することができる。 In such a case, by using a phase filter in which a plurality of sub-filters are arranged and by making the partial modulation element of the modulator correspond to the sub-filter, the partial modulation element recorded on the hologram recording medium by movement is overlapped. Can be reproduced separately from each other.

即ち、変調器の部分変調要素とサブフィルタとが対応することから、再生したい部分変調要素と対応するサブフィルタを通した参照光を用いて記録したホログラム記録媒体を再生することで、所望の部分変調要素を再生することが可能となる。 That is, since the partial modulation element of the modulator corresponds to the sub-filter, the hologram recording medium recorded using the reference light that has passed through the sub-filter corresponding to the partial modulation element that is desired to be reproduced is reproduced. The modulation element can be reproduced.

（２）ここで、ホログラム記録装置が、前記略同一の照射位置に前記変調器の実像を形成する結像手段をさらに具備してもよい。 (2) Here, the hologram recording apparatus may further include an image forming unit that forms a real image of the modulator at the substantially same irradiation position.

変調器の実像のホログラムを記録することで、ホログラム間の分離がより容易となる。但し、この実像は二次元双方で実像とすることは必ずしも必要ではなく、相対移動方向で実像であればこれと直交する方向ではフーリエ変換像でもよい。 By recording a hologram of the real image of the modulator, separation between the holograms becomes easier. However, this real image is not necessarily a real image in both two dimensions, and may be a Fourier transform image in a direction orthogonal to the real image in the relative movement direction.

（３）前記書込制御部が、前記相対的な移動中に、前記変調器での変調状態を変化させ、前記ホログラム記録装置が、前記書込制御部による前記変調器の変調状態の変化時に、前記記録光および前記参照光を遮断する光遮断手段をさらに具備してもよい。 (3) The write control unit changes a modulation state in the modulator during the relative movement, and the hologram recording apparatus changes the modulation state of the modulator by the write control unit. Further, it may further comprise a light blocking means for blocking the recording light and the reference light.

変調状態の変化時に記録光および参照光を遮蔽することで、ホログラムを明確に分離し、再生を容易に行うことができる。 By shielding the recording light and the reference light when the modulation state changes, the hologram can be clearly separated and reproduced easily.

Ｂ．本発明に係るホログラム再生装置は、参照光をホログラム記録媒体上の照射位置に照射する光学系と、前記ホログラム記録媒体に対して前記照射位置を相対的に移動させる移動機構と、前記移動機構により前記ホログラム記録媒体に対して前記略同一の照射位置を相対的に移動させながら、前記参照光による前記ホログラム記録媒体からの情報の読み出しを制御する読出制御部と、を具備することを特徴とする。 B. The hologram reproducing apparatus according to the present invention includes an optical system for irradiating a reference beam to an irradiation position on a hologram recording medium, a moving mechanism for moving the irradiation position relative to the hologram recording medium, and the moving mechanism. A reading control unit that controls reading of information from the hologram recording medium by the reference light while moving the substantially same irradiation position relative to the hologram recording medium. .

移動機構により前記ホログラム記録媒体に対して照射位置を相対的に移動させながら、参照光による前記ホログラム記録媒体への情報の読み出しを行う。この結果、ホログラム記録媒体上から動的にホログラムを再生することができる。 Information is read from the hologram recording medium by reference light while moving the irradiation position relative to the hologram recording medium by a moving mechanism. As a result, the hologram can be dynamically reproduced from the hologram recording medium.

ここで、ホログラム再生装置が、前記参照光の光路中に配置され、かつ複数のサブフィルタが配置された位相フィルタをさらに具備してもよい。 Here, the hologram reproducing apparatus may further include a phase filter arranged in the optical path of the reference light and having a plurality of sub-filters arranged therein.

再生したい部分変調要素と対応するサブフィルタを通した参照光を用いて記録したホログラム記録媒体を再生することで、所望の部分変調要素を再生することが可能となる。 It is possible to reproduce a desired partial modulation element by reproducing a hologram recording medium recorded using reference light that has passed through a sub-filter corresponding to the partial modulation element to be reproduced.

Ｃ．本発明に係るホログラム記録方法は、ホログラム記録媒体に対して照射位置を相対的に移動させながら、参照光および変調器で変調された信号光を前記ホログラム記録媒体上の略同一の照射位置に照射する書込ステップを具備することを特徴とする。 C. The hologram recording method according to the present invention irradiates substantially the same irradiation position on the hologram recording medium with the reference light and the signal light modulated by the modulator while moving the irradiation position relative to the hologram recording medium. A writing step is provided.

ホログラム記録媒体に対して略同一の照射位置を相対的に移動させながら、信号光および参照光による前記ホログラム記録媒体への情報の書き込みを行う。この結果、ホログラム記録媒体上に動的にホログラムを生成することができる。 Information is written to the hologram recording medium by signal light and reference light while moving the substantially same irradiation position relative to the hologram recording medium. As a result, a hologram can be dynamically generated on the hologram recording medium.

（１）ここで、ホログラム記録方法が、前記参照光を複数のサブフィルタが配置された位相フィルタを通過させるステップをさらに具備し、前記変調器が前記サブフィルタに対応する部分変調要素に区分されていてもよい。 (1) Here, the hologram recording method further includes a step of passing the reference light through a phase filter in which a plurality of sub-filters are arranged, and the modulator is divided into partial modulation elements corresponding to the sub-filters. It may be.

複数のサブフィルタが配置された位相フィルタを用い、かつ変調器の部分変調要素をサブフィルタと対応させることで、移動によってホログラム記録媒体上に重なって記録された部分変調要素を分離して再生することができる。 By using a phase filter in which a plurality of sub-filters are arranged and making the partial modulation elements of the modulator correspond to the sub-filters, the partial modulation elements recorded on the hologram recording medium are separated and reproduced by movement. be able to.

（２）ここで、ホログラム記録方法が、前記略同一の照射位置に前記変調器の実像を形成する結像ステップをさらに具備してもよい。 (2) Here, the hologram recording method may further include an imaging step of forming a real image of the modulator at the substantially same irradiation position.

変調器の実像のホログラムを記録することで、ホログラム間の分離がより容易となる。但し、この実像は二次元双方で実像とすることは必ずしも必要ではなく、相対移動方向で実像であればこれと直交する方向ではフーリエ変換像としてもよい。 By recording a hologram of the real image of the modulator, separation between the holograms becomes easier. However, this real image is not necessarily a real image in both two dimensions, and may be a Fourier transform image in a direction orthogonal to the real image in the relative movement direction.

（３）ホログラム記録方法が、前記記録光および前記参照光を遮断しながら、前記変調器の変調状態を変化させる光遮断ステップをさらに具備してもよい。 (3) The hologram recording method may further include a light blocking step of changing a modulation state of the modulator while blocking the recording light and the reference light.

Ｄ．本発明に係るホログラム再生方法は、ホログラム記録媒体に対して照射位置を相対的に移動させながら、位相フィルタで位相分布が付与された参照光を前記ホログラム記録媒体上に照射するステップを具備することを特徴とする。 D. The hologram reproducing method according to the present invention includes the step of irradiating the hologram recording medium with reference light to which a phase distribution is given by a phase filter while moving the irradiation position relative to the hologram recording medium. It is characterized by.

ホログラム記録媒体に対して照射位置を相対的に移動させながら、参照光によるホログラム記録媒体からの情報の読み出しを行う。この結果、ホログラム記録媒体上から動的にホログラムを再生することができる。 Information is read from the hologram recording medium by reference light while moving the irradiation position relative to the hologram recording medium. As a result, the hologram can be dynamically reproduced from the hologram recording medium.

Ｅ．本発明に係るホログラム記録媒体は、照射位置を相対的に移動させながら、変調器で変調された信号光および位相フィルタで位相分布が付与された参照光を略同一の照射位置に照射されることで書込が行われたことを特徴とする。 E. The hologram recording medium according to the present invention is configured to irradiate substantially the same irradiation position with the signal light modulated by the modulator and the reference light provided with the phase distribution by the phase filter while relatively moving the irradiation position. It is characterized in that writing was performed in

ホログラム記録媒体に対して前記略同一の照射位置を相対的に移動させながら、信号光および参照光によるホログラム記録媒体への情報の書き込みを行う。この結果、ホログラム記録媒体上に動的にホログラムを生成することができる。 Information is written to the hologram recording medium by the signal light and the reference light while moving the substantially same irradiation position relative to the hologram recording medium. As a result, a hologram can be dynamically generated on the hologram recording medium.

以上のように、本発明によれば、断続的な移動、停止を行わずにホログラム記録媒体への記録、再生を行えるホログラム記録装置、ホログラム再生装置、ホログラム記録方法、ホログラム再生方法、およびホログラム記録媒体を提供することができる。 As described above, according to the present invention, a hologram recording apparatus, a hologram reproducing apparatus, a hologram recording method, a hologram reproducing method, and a hologram recording that can perform recording and reproduction on a hologram recording medium without intermittent movement and stop. A medium can be provided.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
（第１の実施形態） Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)

図１は本発明の第１の実施形態に係るホログラム記録装置１００を表す模式図である。また、図２は図１のＺ軸方向からホログラム記録装置１００の一部を見た状態を表す模式図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a hologram recording apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention. 2 is a schematic diagram showing a state in which a part of the hologram recording apparatus 100 is viewed from the Z-axis direction of FIG.

図１，２に示すように、ホログラム記録装置１００は、レーザ光源１０、ビームエキスパンダ２０，ビームスプリッタ３０，液晶表示素子４０，１／２波長板５０、ミラー６１，６２，円筒レンズ７１，７２，凸レンズ７３〜７５，位相フィルタ８０，受光素子９０から構成され、ホログラム記録媒体Ｍへの情報の記録および再生を行う。 As shown in FIGS. 1 and 2, the hologram recording apparatus 100 includes a laser light source 10, a beam expander 20, a beam splitter 30, a liquid crystal display element 40, a half-wave plate 50, mirrors 61 and 62, and cylindrical lenses 71 and 72. , Convex lenses 73 to 75, a phase filter 80, and a light receiving element 90, and records and reproduces information on the hologram recording medium M.

レーザ光源１０は、レーザ光を出射する光源である。なお、このレーザ光は通常直線偏光である。 The laser light source 10 is a light source that emits laser light. This laser beam is usually linearly polarized light.

ビームエキスパンダ２０は、入射した光のビーム径を２次元方向（ＸＹ方向）に拡大する光学素子である。この変換は、液晶表示素子４０の画素面全体に光ビームを照射するために行われる。 The beam expander 20 is an optical element that expands the beam diameter of incident light in a two-dimensional direction (XY direction). This conversion is performed to irradiate the entire pixel surface of the liquid crystal display element 40 with a light beam.

ビームスプリッタ３０は、入射したレーザ光を２つの光（信号光、参照光）に分岐する光学素子である。 The beam splitter 30 is an optical element that branches incident laser light into two lights (signal light and reference light).

液晶表示素子４０は変調器の一種であり、信号光を空間的に（ここでは、２次元的に）変調して、データを重畳する。液晶表示素子４０は２次元方向に配列された画素（変調要素）４１を有し、これらの画素のＯＮ／ＯＦＦに対応して、入射光の透過／非透過が制御される（図５参照）。即ち、記録するデータに応じて、各画素の明暗が変化され、ホログラム記録媒体Ｍへのデータの記録が可能となる。液晶表示素子４０は位相フィルタ８０の構成要素（サブフィルタ）と対応する一次元変調部分（部分変調要素）４２（ｉ）に区分して考えることができる。なお、この詳細は後述する。 The liquid crystal display element 40 is a kind of modulator, and modulates signal light spatially (in this case, two-dimensionally) to superimpose data. The liquid crystal display element 40 has pixels (modulation elements) 41 arranged in a two-dimensional direction, and transmission / non-transmission of incident light is controlled corresponding to ON / OFF of these pixels (see FIG. 5). . That is, the brightness of each pixel is changed in accordance with the data to be recorded, and the data can be recorded on the hologram recording medium M. The liquid crystal display element 40 can be divided into one-dimensional modulation portions (partial modulation elements) 42 (i) corresponding to the components (sub-filters) of the phase filter 80. Details of this will be described later.

１／２波長板５０は、入射した信号光の偏光面を９０°回転させる光学素子である。直線偏光が、液晶表示素子４０の透過状態（明状態）の画素４１を通過すると、その偏光面が９０°回転する。このため、１／２波長板５０によって、回転した偏光面に逆方向の回転を与えて、偏光面の方向を液晶表示素子４０に入射する以前の状態に戻す。従い、液晶表示素子４０に換えて、入射光の偏光状態に影響を与えない素子を用いれば、１／２波長板５０を除外することができる。 The half-wave plate 50 is an optical element that rotates the polarization plane of incident signal light by 90 °. When the linearly polarized light passes through the pixel 41 in the transmission state (bright state) of the liquid crystal display element 40, the plane of polarization is rotated by 90 °. For this reason, the half-wave plate 50 applies a reverse rotation to the rotated polarization plane, and returns the direction of the polarization plane to the state before entering the liquid crystal display element 40. Accordingly, if an element that does not affect the polarization state of incident light is used instead of the liquid crystal display element 40, the half-wave plate 50 can be excluded.

なお、１／２波長板５０は、その結晶軸の方向を変えることによって偏光面方向を自在に変えることができる。 The half-wave plate 50 can freely change the polarization plane direction by changing the direction of the crystal axis.

ミラー６１は、信号光を反射してその進行方向を変換する光学素子である。 The mirror 61 is an optical element that reflects signal light and changes its traveling direction.

円筒レンズ７１、７２は、入射光をＸ方向には収束状態を変化させ、Ｙ方向には収束状態を変化させない光学素子である。図１，２に示されるように、平行光である信号光は円筒レンズ７１によってＸ方向にのみ収束され、円筒レンズ７２によって再び平行光に戻される。この結果、円筒レンズ７１、７２を通過した信号光はＸ方向でのみ液晶表示素子４０の実像が形成され、この実像が凸レンズ７３で縮小されてホログラム記録媒体Ｍ上に投影される。 The cylindrical lenses 71 and 72 are optical elements that change the convergence state of incident light in the X direction and do not change the convergence state in the Y direction. As shown in FIGS. 1 and 2, the signal light, which is parallel light, is converged only in the X direction by the cylindrical lens 71 and returned to parallel light by the cylindrical lens 72 again. As a result, the signal light that has passed through the cylindrical lenses 71 and 72 forms a real image of the liquid crystal display element 40 only in the X direction, and this real image is reduced by the convex lens 73 and projected onto the hologram recording medium M.

このように円筒レンズ７１、７２によってＸ方向への実像が形成されるのは、ホログラム記録媒体Ｍが回転することで、ホログラム記録媒体Ｍとホログラム形成箇所（信号光と参照光の集光箇所）とがＸ方向に相対的に移動することと対応している。即ち、相対的な移動方向と実像の形成方向を一致させている。これは移動するＸ方向でホログラムの分離が容易に行われるようにするためである。もし、Ｘ方向に実像ではなく、フーリエ変換像を形成した場合にはこの変換像はＸ方向の広範囲に形成され、移動しながら複数のホログラムを形成した（液晶表示素子４０で複数の変調状態を実現した）場合に、これらのホログラムが重なり合う範囲が広くなり、データの分離が困難となる。 The real image in the X direction is formed by the cylindrical lenses 71 and 72 in this way because the hologram recording medium M rotates and the hologram recording medium M and the hologram forming portion (the condensing portion of the signal light and the reference light). Corresponds to relative movement in the X direction. That is, the relative moving direction and the real image forming direction are made to coincide. This is to facilitate the separation of the hologram in the moving X direction. If a Fourier transform image is formed instead of a real image in the X direction, this transform image is formed over a wide range in the X direction, and a plurality of holograms are formed while moving (a plurality of modulation states are changed by the liquid crystal display element 40). When realized, the range in which these holograms overlap becomes wider, making it difficult to separate the data.

図３は、液晶表示素子４０に明暗の市松模様を表示させて、Ｘ，Ｙ両方向のフーリエ変換像として、ホログラム記録媒体Ｍに投影したときの投影像を表す図である。この投影像が参照光との干渉による回折格子としてホログラム記録媒体Ｍに記録される。この図は、ホログラム記録媒体Ｍを静止させた場合に記録される投影像を表す。 FIG. 3 is a diagram showing a projected image when a bright and dark checkerboard pattern is displayed on the liquid crystal display element 40 and projected onto the hologram recording medium M as a Fourier transform image in both the X and Y directions. This projection image is recorded on the hologram recording medium M as a diffraction grating by interference with the reference light. This figure shows a projected image recorded when the hologram recording medium M is stationary.

図４は、ホログラム記録媒体Ｍを回転させたときにホログラム記録媒体Ｍに記録される投影像を表す図である。記録される投影像が流れた状態となり、記録したい投影像（図３）とは異なってくることが判る。このような状態で記録された投影像は、再生時のホログラム記録媒体Ｍの静止、回転の如何に依らず、再生光から記録時の液晶表示素子４０の表示状態（データ）を再生することが困難となる。 FIG. 4 is a diagram illustrating a projected image recorded on the hologram recording medium M when the hologram recording medium M is rotated. It can be seen that the projection image to be recorded flows and is different from the projection image to be recorded (FIG. 3). The projection image recorded in such a state can reproduce the display state (data) of the liquid crystal display element 40 at the time of recording from the reproduction light, regardless of whether the hologram recording medium M is stationary or rotated at the time of reproduction. It becomes difficult.

Ｘ方向に実像を形成することで、Ｘ方向での投影像を縮小して、Ｘ方向での移動による投影像の混入を低減できる。 By forming a real image in the X direction, the projection image in the X direction can be reduced, and mixing of the projection image due to movement in the X direction can be reduced.

ここで、本実施形態ではＹ方向をフーリエ像としているが、これに換えて、実像とすることが可能である。ここでは、ホログラム記録媒体Ｍに何らかの欠陥がある場合に、欠陥の影響を低減可能であることから、Ｙ方向をフーリエ像とした。 Here, in the present embodiment, the Y direction is a Fourier image, but it can be a real image instead. Here, when the hologram recording medium M has some defect, the influence of the defect can be reduced, so the Y direction is a Fourier image.

フーリエ像は元のデータ情報が拡散して存在することから、ホログラム記録媒体Ｍの欠陥の影響を受けにくい。 Since the Fourier data is present by diffusing the original data information, the Fourier image is hardly affected by the defect of the hologram recording medium M.

凸レンズ７３は、円筒レンズ７１、７２で形成された液晶表示素子４０の像（Ｘ方向で実像、Ｙ方向でフーリエ像）をホログラム記録媒体Ｍ上に縮小して形成するための光学素子である。 The convex lens 73 is an optical element for reducing the image of the liquid crystal display element 40 formed by the cylindrical lenses 71 and 72 (real image in the X direction and Fourier image in the Y direction) on the hologram recording medium M.

位相フィルタ８０は、Ｙ方向に細長い形状のサブフィルタ８１（ｉ）をＸ方向に、例えば６４０個並列して構成される（図５参照）。 The phase filter 80 includes, for example, 640 sub-filters 81 (i) that are elongated in the Y direction in parallel in the X direction (see FIG. 5).

サブフィルタ８１（ｉ）は、そのフィルタ内でＸ方向に一様で、かつＹ方向には位相相関多重に必要なランダム性を有する透過パターンが形成されており、一種の位相マスクといって差し支えない。サブフィルタ８１（ｉ）は互いに異なるパターンが形成されていることから、特定のサブフィルタ８１（ｉ）で記録したホログラム（回折格子）を他のサブフィルタ８１（ｊ）を通った参照光で再生することはできない。 The sub-filter 81 (i) has a uniform transmission pattern in the X direction in the filter and a transmission pattern having randomness necessary for phase correlation multiplexing in the Y direction, and may be a kind of phase mask. Absent. Since the sub-filter 81 (i) has different patterns, the hologram (diffraction grating) recorded by the specific sub-filter 81 (i) is reproduced by the reference light that has passed through the other sub-filter 81 (j). I can't do it.

なお、ここでいう「ランダム」とは、位相相関多重を可能とするランダム特性を有するという意味である。互換性を有するホログラム記録装置１００間では、同様の特性を有する位相フィルタ８０を用いる必要がある。位相フィルタ８０の特性が異なるホログラム記録装置１００間では、あるホログラム記録装置１００で記録したホログラム記録媒体Ｍを他のホログラム記録装置１００で再生することは困難である。 Here, “random” means that it has a random characteristic that enables phase correlation multiplexing. It is necessary to use the phase filter 80 having similar characteristics between the compatible hologram recording apparatuses 100. It is difficult to reproduce a hologram recording medium M recorded by a certain hologram recording apparatus 100 by using another hologram recording apparatus 100 between hologram recording apparatuses 100 having different characteristics of the phase filter 80.

図５は、ホログラム記録媒体Ｍ上の投影像Ｆについてのサブフィルタ８１と一次元変調部分４２との対応関係を表す図である。一次元変調部分４２（ｉ）の投影像がサブフィルタ８１（ｉ）の投影像に対応して配置される。一次元変調部分４２（ｉ）とサブフィルタ８１（ｉ）とが対応することから、相対的な移動により一次元変調部分４２（ｉ）が互いに重なり合うホログラムとして記録された場合でも、それぞれの一次元変調部分４２（ｉ）と対応するサブフィルタ８１（ｉ）からの参照光を用いることで、それぞれの一次元変調部分４２（ｉ）での表示状態を分離して再生することができる。 FIG. 5 is a diagram illustrating a correspondence relationship between the sub-filter 81 and the one-dimensional modulation portion 42 for the projection image F on the hologram recording medium M. The projection image of the one-dimensional modulation portion 42 (i) is arranged corresponding to the projection image of the sub filter 81 (i). Since the one-dimensional modulation portion 42 (i) and the sub-filter 81 (i) correspond to each other, even when the one-dimensional modulation portion 42 (i) is recorded as an overlapping hologram by relative movement, By using the reference light from the sub-filter 81 (i) corresponding to the modulation part 42 (i), the display state in each one-dimensional modulation part 42 (i) can be separated and reproduced.

図６、７は、ホログラム記録媒体Ｍ上の投影像Ｆの詳細を表す模式図である。図６、７はそれぞれ、ＸＹ平面上およびＹＺ平面内での投影像Ｆを表す。この投影像Ｆは、一次元変調部分４２（ｉ）に対応する部分投影像Ｆ（ｉ）に区分される。液晶表示素子４０（２次元空間変調器）の画素が640X480(Ｘ方向に640本)とすると、一次元変調部分４２（１次元空間変調器）がＸ方向に640個並んでいるのと同様である（ｎ＝６４０）。なお、Ｓはホログラム記録媒体Ｍの表面を表す。 6 and 7 are schematic diagrams showing details of the projected image F on the hologram recording medium M. FIG. 6 and 7 show the projected images F on the XY plane and in the YZ plane, respectively. This projection image F is divided into partial projection images F (i) corresponding to the one-dimensional modulation portion 42 (i). If the number of pixels of the liquid crystal display element 40 (two-dimensional spatial modulator) is 640 × 480 (640 in the X direction), it is the same as 640 one-dimensional modulation portions 42 (one-dimensional spatial modulator) are arranged in the X direction. Yes (n = 640). S represents the surface of the hologram recording medium M.

信号光および参照光がＹ方向から入射することから、図６に示すように、ホログラム記録媒体Ｍ中に形成されたホログラム（回折格子）の面はＸ軸に平行となる。言い換えると、図７に示されるように、回折格子を形成する面の法線がＹＺ平面内に配置される。 Since the signal light and the reference light are incident from the Y direction, the surface of the hologram (diffraction grating) formed in the hologram recording medium M is parallel to the X axis as shown in FIG. In other words, as shown in FIG. 7, the normal line of the surface forming the diffraction grating is arranged in the YZ plane.

このとき、ホログラム記録媒体Ｍ（ディスク）が回転（相対的に移動）されたとする。このときの移動方向がＸ方向であり、回折格子面がＹＺ平面内であることから（移動方向と面方向が一致）、ホログラム（回折格子）が記録時の移動によって破壊されることはない。 At this time, it is assumed that the hologram recording medium M (disk) is rotated (moved relatively). Since the movement direction at this time is the X direction and the diffraction grating surface is in the YZ plane (the movement direction and the surface direction coincide with each other), the hologram (diffraction grating) is not destroyed by the movement during recording.

図８は、液晶表示素子４０の像がホログラム記録媒体Ｍに重なり合うように、複数回の記録を行った状態を表す図である。 FIG. 8 is a diagram illustrating a state where recording is performed a plurality of times so that the image of the liquid crystal display element 40 overlaps the hologram recording medium M. FIG.

ホログラム記録媒体Ｍを回転しながら、液晶表示素子４０で信号光を３つの異なる変調状態として、ホログラム記録媒体Ｍに記録を行った場合を表す。ホログラム記録媒体Ｍ上に１回〜３回の液晶表示素子４０の記録像（投影像）Ｆ１〜Ｆ３が形成される。 This represents a case where recording is performed on the hologram recording medium M while rotating the hologram recording medium M with the liquid crystal display element 40 in three different modulation states. Recorded images (projected images) F1 to F3 of the liquid crystal display element 40 are formed once to three times on the hologram recording medium M.

これらの記録像Ｆ１〜Ｆ３には、部分投影像Ｆ１（ｉ）〜Ｆ３（ｉ）を有する。既述のように、これらの部分投影像Ｆ１（ｉ）〜Ｆ３（ｉ）は、一次元変調部分４２に対応する。 These recorded images F1 to F3 have partial projection images F1 (i) to F3 (i). As described above, these partial projection images F 1 (i) to F 3 (i) correspond to the one-dimensional modulation portion 42.

ここでは、ホログラム記録媒体Ｍを回転（移動）させ、記録像Ｆ１〜Ｆ３を一次元変調部分４２（ｉ）に対応する量だけずらして記録している。この結果、異なる一次元変調部分４２に対応する部分像Ｆ１（ｉ）〜Ｆ３（ｉ）が重なって記録される。例えば、部分投影像Ｆ１（ｉ）、Ｆ２（ｉ-1）、Ｆ３（ｉ-2）が重なっている。 Here, the hologram recording medium M is rotated (moved), and the recorded images F1 to F3 are recorded while being shifted by an amount corresponding to the one-dimensional modulation portion 42 (i). As a result, partial images F1 (i) to F3 (i) corresponding to different one-dimensional modulation portions 42 are recorded in an overlapping manner. For example, the partial projection images F1 (i), F2 (i-1), and F3 (i-2) are overlapped.

しかしながら、再生時に、一次元変調部分４２（ｉ）と対応したサブフィルタ８１（ｉ）を通過した参照光をホログラム記録媒体Ｍに照射することで、部分投影像Ｆ１（ｉ）、Ｆ２（ｉ-1）、Ｆ３（ｉ-2）それぞれから別個に再生光を得ることができる。その結果、液晶表示素子４０全体として３つの異なる変調状態を再生することが可能となる。 However, during reproduction, the hologram recording medium M is irradiated with reference light that has passed through the sub-filter 81 (i) corresponding to the one-dimensional modulation portion 42 (i), so that the partial projection images F1 (i), F2 (i− 1) Reproducing light can be obtained separately from each of F3 (i-2). As a result, the liquid crystal display element 40 as a whole can reproduce three different modulation states.

なお、図８では判りやすさのため、１回〜３回の記録が一次元変調部分４２に対応する量（画素４１の１本分）だけＸ方向にずれ、Ｙ方向にもシフトした状態を表しているが、このＸ，Ｙ方向でのシフト量は本質的なことではない。 In FIG. 8, for ease of understanding, a state in which one to three recordings are shifted in the X direction by an amount corresponding to the one-dimensional modulation portion 42 (one pixel 41) and also shifted in the Y direction. Although shown, this shift amount in the X and Y directions is not essential.

凸レンズ７４は、位相フィルタ８０の像をホログラム記録媒体Ｍ上に縮小して形成するための光学素子であり、凸レンズ７３で形成された液晶表示素子４０の像と略同一箇所Ｐに位相フィルタ８０の像を形成する。 The convex lens 74 is an optical element for reducing and forming the image of the phase filter 80 on the hologram recording medium M, and the phase filter 80 is formed at substantially the same position P as the image of the liquid crystal display element 40 formed by the convex lens 73. Form an image.

凸レンズ７５は、再生時のホログラム記録媒体Ｍ上の液晶表示素子４０の像を拡大して受光素子９０に投影するための光学素子である。 The convex lens 75 is an optical element for enlarging and projecting the image of the liquid crystal display element 40 on the hologram recording medium M during reproduction onto the light receiving element 90.

受光素子９０は、ＣＣＤ等の２次元受光素子であり、ホログラム記録媒体Ｍ上の液晶表示素子４０の像を明暗の画像として入力するための画像入力装置である。受光素子９０で入力された液晶表示素子４０の像は、ＡＤ変換等の処理が施されて、液晶表示素子４０の表示データに対応する信号に変換される。 The light receiving element 90 is a two-dimensional light receiving element such as a CCD, and is an image input device for inputting an image of the liquid crystal display element 40 on the hologram recording medium M as a bright and dark image. The image of the liquid crystal display element 40 input by the light receiving element 90 is subjected to processing such as AD conversion and converted into a signal corresponding to the display data of the liquid crystal display element 40.

ホログラム記録媒体Ｍは、信号光と参照光による干渉縞を屈折率（あるいは、透過率）の変化として記録する記録媒体である。ホログラム記録媒体Ｍの構成材料として、光の強度に応じて屈折率（あるいは、透過率）の変化が行われる材料であれば、有機材料、無機材料の別を問うことなく利用可能である。 The hologram recording medium M is a recording medium that records interference fringes due to signal light and reference light as changes in refractive index (or transmittance). Any material can be used as a constituent material of the hologram recording medium M, regardless of whether the material is a material whose refractive index (or transmittance) changes according to the light intensity.

無機材料として、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）のような電気光学効果によって露光量に応じ屈折率が変化するフォトリフラクティブ材料を用いることができる。 As the inorganic material, for example, a photorefractive material whose refractive index changes according to the exposure amount by an electro-optic effect such as lithium niobate (LiNbO3) can be used.

有機材料として、例えば、光重合型フォトポリマを用いることができる。光重合型フォトポリマは、その初期状態では、モノマがマトリクスポリマに均一に分散している。これに光が照射されると、露光部でモノマが重合する。 As the organic material, for example, a photopolymerization type photopolymer can be used. In the photopolymerization type photopolymer, in the initial state, monomers are uniformly dispersed in the matrix polymer. When this is irradiated with light, the monomer is polymerized at the exposed portion.

以上のように、ホログラム記録媒体Ｍの屈折率（あるいは透過率）が露光量に応じて変化することで、参照光と信号光との干渉によって生じる干渉縞を屈折率（あるいは透過率）の変化としてホログラム記録媒体Ｍに記録できる。 As described above, when the refractive index (or transmittance) of the hologram recording medium M changes according to the exposure amount, the interference fringes caused by the interference between the reference light and the signal light are changed in the refractive index (or transmittance). Can be recorded on the hologram recording medium M.

ホログラム記録媒体Ｍは、図示しない駆動手段で回転され、液晶表示素子４０の像を多数のホログラムとして記録することができる。
（ホログラム記録装置１００の動作）
Ａ．ホログラム記録媒体Ｍへのデータの記録（図１、２参照） The hologram recording medium M is rotated by a driving unit (not shown) and can record the image of the liquid crystal display element 40 as a number of holograms.
(Operation of Hologram Recording Device 100)
A. Data recording on the hologram recording medium M (see FIGS. 1 and 2)

レーザ光源１０から出射したレーザ光はビームエキスパンダ２０によってビーム径が拡大された後に、ビームスプリッタ３０によって２つの光（参照光、信号光）に区分される。 The laser light emitted from the laser light source 10 is divided into two lights (reference light and signal light) by the beam splitter 30 after the beam diameter is expanded by the beam expander 20.

信号光は、液晶表示素子４０で例えば、６４０×４８０の画素の明暗として空間変調される。その後、信号光が、１／２波長板５０を通過することで、液晶表示素子４０で回転した偏光面が元の状態に戻される。 The signal light is spatially modulated by the liquid crystal display element 40 as, for example, the brightness of a 640 × 480 pixel. Thereafter, when the signal light passes through the half-wave plate 50, the polarization plane rotated by the liquid crystal display element 40 is returned to the original state.

１／２波長板５０を通過した信号光は、ミラー６１でその方向が換えられ、円筒レンズ７１，７２を通過することで、Ｘ軸方向に液晶表示素子４０の実像が形成される。凸レンズ７３によって、この像がホログラム記録媒体Ｍ上に集光される。 The direction of the signal light that has passed through the half-wave plate 50 is changed by the mirror 61 and passes through the cylindrical lenses 71 and 72, thereby forming a real image of the liquid crystal display element 40 in the X-axis direction. This image is condensed on the hologram recording medium M by the convex lens 73.

ビームスプリッタ３０から出射した参照光は、ミラー６２でその方向が換えられ、位相フィルタ８０によって、位相相関多重特性が付与され、凸レンズ７４でホログラム記録媒体Ｍ上に集光される。 The direction of the reference light emitted from the beam splitter 30 is changed by the mirror 62, is given phase correlation multiplexing characteristics by the phase filter 80, and is condensed on the hologram recording medium M by the convex lens 74.

ホログラム記録媒体Ｍ上で信号光と参照光が干渉することで、ホログラム記録媒体Ｍに液晶表示素子４０の像が記録される。即ち、参照光と信号光がホログラム記録媒体Ｍの略同一箇所に集光されることから、ホログラム記録媒体Ｍに干渉縞が形成され、干渉縞に対応してホログラム記録媒体Ｍの屈折率が変化する。 The signal light and the reference light interfere on the hologram recording medium M, whereby an image of the liquid crystal display element 40 is recorded on the hologram recording medium M. That is, since the reference light and the signal light are collected at substantially the same location of the hologram recording medium M, an interference fringe is formed on the hologram recording medium M, and the refractive index of the hologram recording medium M changes corresponding to the interference fringe. To do.

このとき、液晶表示素子４０を構成する一次元変調部分４２（ｉ）と位相フィルタ８０のサブフィルタ８１（ｉ）とがホログラム記録媒体Ｍ上で対応するように投影される（図５参照）。 At this time, the one-dimensional modulation portion 42 (i) constituting the liquid crystal display element 40 and the sub filter 81 (i) of the phase filter 80 are projected so as to correspond on the hologram recording medium M (see FIG. 5).

ここで、ホログラム記録媒体Ｍが回転され、かつ液晶表示素子４０の表示内容が切り替わることで、ホログラム記録媒体Ｍ上に複数の投影像が形成される。このとき、液晶表示素子４０での投影像が重なってホログラム記録媒体Ｍ上に記録されることが許容される。また、液晶表示素子４０での表示内容の切換に対応してレーザ光源１０からの出射光を停止あるいは遮蔽することで、液晶表示素子４０での投影像の切れ目を明確化することができる。
Ｂ．ホログラム記録媒体Ｍからのデータの再生 Here, when the hologram recording medium M is rotated and the display content of the liquid crystal display element 40 is switched, a plurality of projected images are formed on the hologram recording medium M. At this time, it is allowed that the projection images on the liquid crystal display element 40 are overlapped and recorded on the hologram recording medium M. Further, by stopping or blocking the light emitted from the laser light source 10 in response to the switching of the display contents on the liquid crystal display element 40, it is possible to clarify the break of the projected image on the liquid crystal display element 40.
B. Reproduction of data from hologram recording medium M

ホログラム記録媒体Ｍからデータの再生を行うには、レーザ光源１０から出射され、ビームスプリッタ３０によって区分された２つの光（参照光、信号光）の内、遮蔽板等によって信号光を遮断し、参照光のみを位相フィルタ８０および凸レンズ７４を通過してホログラム記録媒体Ｍに集光する。 In order to reproduce data from the hologram recording medium M, the signal light is blocked by a shielding plate or the like out of two lights (reference light and signal light) emitted from the laser light source 10 and divided by the beam splitter 30. Only the reference light passes through the phase filter 80 and the convex lens 74 and is condensed on the hologram recording medium M.

ホログラム記録媒体Ｍに入射した参照光はホログラム記録媒体Ｍ内の屈折率分布によって回折され、信号光（再生光）が発生する。発生した再生光を凸レンズ７５で収束して受光素子９０に入射させる。このため、受光素子９０それぞれの受光素子が受光した光の強度として、ホログラム記録媒体Ｍ内に記録されたデータを再生することができる。 The reference light incident on the hologram recording medium M is diffracted by the refractive index distribution in the hologram recording medium M, and signal light (reproduction light) is generated. The generated reproduction light is converged by the convex lens 75 and is incident on the light receiving element 90. Therefore, data recorded in the hologram recording medium M can be reproduced as the intensity of light received by each light receiving element 90.

このとき、参照光が位相フィルタ８０を通過することで、参照光がサブフィルタ８１に対応する位相分布を有する。この結果、ホログラム記録媒体Ｍに複数の一次元変調部分４２（ｉ）が重ねて記録されている場合でも、サブフィルタ８１（ｉ）に対応する一次元変調部分４２（ｉ）の投影像のみが選択的に再生される。 At this time, the reference light has a phase distribution corresponding to the sub-filter 81 by passing through the phase filter 80. As a result, even when a plurality of one-dimensional modulation portions 42 (i) are recorded on the hologram recording medium M, only the projection image of the one-dimensional modulation portion 42 (i) corresponding to the sub-filter 81 (i) is obtained. Play selectively.

以上のように、ホログラム記録媒体Ｍが回転（相対移動）することで、ホログラム記録媒体Ｍ上に液晶表示素子４０の像が重ねて記録されていたとしても、位相フィルタ８０によってそれぞれの像を分離して再生することができる。 As described above, when the hologram recording medium M rotates (relatively moves), even if the image of the liquid crystal display element 40 is recorded on the hologram recording medium M, the respective images are separated by the phase filter 80. Can be played.

このようにすると、ホログラム記録媒体Ｍが回転することで、ホログラム記録媒体Ｍ上の１カ所に多重記録が行える。ここで、位置をずらしながら多重記録することを、原理がなんであれ"位置の多重"と呼ぶことにすると、本実施形態の方式はこの位置の多重に対応する。 In this way, multiple recording can be performed at one place on the hologram recording medium M by rotating the hologram recording medium M. Here, if the multiple recording while shifting the position is called “position multiplexing” whatever the principle, the method of the present embodiment corresponds to this position multiplexing.

この位置の多重の際に信号光や参照光の入射角を変えること(角度多重)等は必要でない。図８に示したように本実施形態では１カ所に複数回の記録が行われるものの、それぞれが異なるランダムパターンを有する別のサブフィルタ８１（ｉ）を通過した参照光によって記録されたものであり、同じサブフィルタ８１（ｉ）を通った参照光でしか再生されないからである。
（第２の実施形態） It is not necessary to change the incident angle of the signal light or the reference light (angle multiplexing) when multiplexing the positions. As shown in FIG. 8, in this embodiment, although recording is performed a plurality of times at one place, each is recorded by reference light that has passed through another sub-filter 81 (i) having a different random pattern. This is because reproduction is performed only with reference light that has passed through the same sub-filter 81 (i).
(Second Embodiment)

図９は本発明の第２の実施形態に係るホログラム記録装置２００を表す模式図である。 FIG. 9 is a schematic diagram showing a hologram recording apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention.

図９に示すように、ホログラム記録装置２００は、レーザ光源１０、ビームエキスパンダ２０，ミラー２１１〜２１４，遮蔽板２２１，液晶表示素子４０，偏光ビームスプリッタ２３１，受光素子９０、ファラデー素子２４１，１／２波長板５０、円筒レンズ７１，７２，凸レンズ２７１，位相フィルタ８０から構成され、ホログラム記録媒体Ｍ１への情報の記録および再生を行う。 As shown in FIG. 9, the hologram recording apparatus 200 includes a laser light source 10, a beam expander 20, mirrors 211 to 214, a shielding plate 221, a liquid crystal display element 40, a polarization beam splitter 231, a light receiving element 90, and a Faraday element 241, 1. / 2 wavelength plate 50, cylindrical lenses 71 and 72, convex lens 271, and phase filter 80, and records and reproduces information on hologram recording medium M1.

ミラー２１１は、ビームエキスパンダ２０から出射されたレーザ光の一部を信号光として反射する。ミラー２１１で反射されなかったレーザ光は参照光として用いられる。 The mirror 211 reflects a part of the laser light emitted from the beam expander 20 as signal light. The laser light not reflected by the mirror 211 is used as reference light.

遮蔽板２２１は、ミラー２１１で反射されなかったレーザ光の一部を遮蔽する。なお、ミラー２１１で反射されなかったレーザ光を遮蔽板２２１で遮蔽せずに、その全てについて位相フィルタ８０を通過させ参照光として利用してもよい。 The shielding plate 221 shields part of the laser light that has not been reflected by the mirror 211. Note that all of the laser light not reflected by the mirror 211 may be used as reference light by passing through the phase filter 80 without being shielded by the shielding plate 221.

偏光ビームスプリッタ２３１は、p波（偏光軸がＸ方向の偏光）を透過し、s波（偏光軸がＺ方向の偏光）を反射する。この結果、偏光ビームスプリッタ２３１はミラー２１１で反射された信号光、およびこの信号光がホログラム記録媒体Ｍ１で反射されて戻った戻り光を透過し、ホログラム記録媒体Ｍ１でデータの再生時に発生した再生光を受光素子９０へと反射する。 The polarizing beam splitter 231 transmits p-wave (polarized light whose polarization axis is in the X direction) and reflects s-wave (polarized light whose polarization axis is in the Z direction). As a result, the polarization beam splitter 231 transmits the signal light reflected by the mirror 211 and the return light that has been reflected by the hologram recording medium M1 and returned, and the reproduction that occurred when reproducing data on the hologram recording medium M1. The light is reflected to the light receiving element 90.

ファラデー素子２４１は偏光面を回転させる光学素子であり、本実施形態では偏光面を４５°回転させる。信号光がファラデー素子２４１を往復して通るとその偏光面の方向が2倍変化する。 The Faraday element 241 is an optical element that rotates the plane of polarization. In this embodiment, the plane of polarization is rotated by 45 °. When the signal light passes back and forth through the Faraday element 241, the direction of the plane of polarization changes twice.

本実施形態において、１／２波長板５０は、偏光面を４５°回転するように設置される。信号光が１／２波長板５０を往復して通るとその偏光面が元に戻る。 In the present embodiment, the half-wave plate 50 is installed so as to rotate the polarization plane by 45 °. When the signal light passes back and forth through the half-wave plate 50, its plane of polarization returns.

ホログラム記録媒体Ｍ１は、再生時に再生光が受光素子９０に到達するように、その下面に反射膜を有する。この結果、本実施形態では、記録時の信号光と再生時の再生光とが同一の光路上を逆方向に進行する。 The hologram recording medium M1 has a reflection film on its lower surface so that the reproduction light reaches the light receiving element 90 during reproduction. As a result, in this embodiment, the signal light at the time of recording and the reproduced light at the time of reproduction travel in the opposite directions on the same optical path.

この他の点では、本実施形態は第１の実施形態と本質的に相違するものではないので、詳細な説明を省略する。
（ホログラム記録装置２００の動作）
Ａ．ホログラム記録媒体Ｍ１へのデータの記録（図９参照） In other respects, the present embodiment is not essentially different from the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.
(Operation of Hologram Recording Device 200)
A. Recording of data on the hologram recording medium M1 (see FIG. 9)

レーザ光源１０から出射したレーザ光（ｓ波）はビームエキスパンダ２０によってビーム径が拡大された後に、ミラー２１１によって２つの光（参照光、信号光）に区分される。ミラー２１１で反射されたレーザ光が信号光となり、ミラー２１１で反射されず、かつ遮蔽板２２１で遮蔽されなかったレーザ光が参照光となる。 The laser light (s wave) emitted from the laser light source 10 is divided into two lights (reference light and signal light) by the mirror 211 after the beam diameter is expanded by the beam expander 20. The laser light reflected by the mirror 211 becomes signal light, and the laser light not reflected by the mirror 211 and not shielded by the shielding plate 221 becomes reference light.

信号光は、液晶表示素子４０で例えば、６４０×４８０の画素の明暗として空間変調され、偏光ビームスプリッタ２３１を通過する。信号光は液晶表示素子４０を通過することで偏光面が回転され、Ｓ波からＰ波に変換されることから、偏光ビームスプリッタ２３１を通過する。 The signal light is spatially modulated as, for example, light and dark of a 640 × 480 pixel by the liquid crystal display element 40 and passes through the polarization beam splitter 231. As the signal light passes through the liquid crystal display element 40, the plane of polarization is rotated and converted from S waves to P waves, and thus passes through the polarization beam splitter 231.

その後、信号光が、ファラデー素子２４１，および１／２波長板５０を通過することで、液晶表示素子４０で回転した偏光面が元の状態に戻され、Ｓ波となる。 Thereafter, when the signal light passes through the Faraday element 241 and the half-wave plate 50, the polarization plane rotated by the liquid crystal display element 40 is returned to the original state, and becomes an S wave.

１／２波長板５０を通過した信号光は、ミラー２１２，２１３でその方向が換えられ、円筒レンズ７１，７２を通過することで、Ｘ軸方向に液晶表示素子４０の実像が形成される。凸レンズ２７１によって、この像がホログラム記録媒体Ｍ１上に集光される。 The direction of the signal light that has passed through the half-wave plate 50 is changed by the mirrors 212 and 213 and passes through the cylindrical lenses 71 and 72, thereby forming a real image of the liquid crystal display element 40 in the X-axis direction. This image is condensed on the hologram recording medium M1 by the convex lens 271.

ミラー２１１で反射されなかった参照光は、位相フィルタ８０によって、位相相関多重特性が付与され、凸レンズ２７１でホログラム記録媒体Ｍ上に集光される。 The reference light that has not been reflected by the mirror 211 is given a phase correlation multiplexing characteristic by the phase filter 80 and is condensed on the hologram recording medium M by the convex lens 271.

ホログラム記録媒体Ｍ上で信号光と参照光が干渉することで、ホログラム記録媒体Ｍ１に液晶表示素子４０の像が記録される。即ち、参照光と信号光がホログラム記録媒体Ｍの略同一箇所に集光されることから、ホログラム記録媒体Ｍに干渉縞が形成され、干渉縞に対応してホログラム記録媒体Ｍの屈折率が変化する。 As the signal light and the reference light interfere on the hologram recording medium M, an image of the liquid crystal display element 40 is recorded on the hologram recording medium M1. That is, since the reference light and the signal light are collected at substantially the same location of the hologram recording medium M, an interference fringe is formed on the hologram recording medium M, and the refractive index of the hologram recording medium M changes corresponding to the interference fringe. To do.

ここで、ホログラム記録媒体Ｍ１が回転され、かつ液晶表示素子４０の表示内容が切り替わることで、ホログラム記録媒体Ｍ上に複数の投影像が形成される。このとき、液晶表示素子４０での投影像が重なってホログラム記録媒体Ｍ１上に記録されることが許容される。また、液晶表示素子４０での表示内容の切換に対応してレーザ光源１０からの出射光を停止あるいは遮蔽することで、液晶表示素子４０での投影像の切れ目を明確化することができる。
Ｂ．ホログラム記録媒体Ｍ１からのデータの再生 Here, a plurality of projected images are formed on the hologram recording medium M by rotating the hologram recording medium M1 and switching the display contents of the liquid crystal display element 40. At this time, it is allowed that the projection images on the liquid crystal display element 40 overlap and be recorded on the hologram recording medium M1. Further, by stopping or blocking the light emitted from the laser light source 10 in response to the switching of the display contents on the liquid crystal display element 40, it is possible to clarify the break of the projected image on the liquid crystal display element 40.
B. Reproduction of data from hologram recording medium M1

ホログラム記録媒体Ｍ１からデータの再生を行うには、レーザ光源１０から出射され、区分された２つの光（参照光、信号光）の内、遮蔽板等によって信号光を遮断し、参照光のみを位相フィルタ８０および凸レンズ２７１を通過してホログラム記録媒体Ｍ１に集光する。 In order to reproduce data from the hologram recording medium M1, signal light is blocked by a shielding plate or the like out of two divided lights (reference light and signal light) emitted from the laser light source 10, and only the reference light is used. The light passes through the phase filter 80 and the convex lens 271 and is condensed on the hologram recording medium M1.

ホログラム記録媒体Ｍ１に入射した参照光はホログラム記録媒体Ｍ内の屈折率分布によって回折され、信号光（再生光）が発生する。発生した再生光はホログラム記録媒体Ｍ１の下面の反射膜で反射され、凸レンズ２７１で平行光に変換され、ミラー２１４で反射されて方向が換えられる。 The reference light incident on the hologram recording medium M1 is diffracted by the refractive index distribution in the hologram recording medium M, and signal light (reproduction light) is generated. The generated reproduction light is reflected by the reflection film on the lower surface of the hologram recording medium M1, converted into parallel light by the convex lens 271, and reflected by the mirror 214 to change its direction.

ミラー２１４で反射された再生光は円筒レンズ７２，７１，ミラー２１３，２１２，１／２波長板５０、ファラデー素子２４１を順に通過し、偏光ビームスプリッタ２３１で反射されて受光素子９０に入射される。 The reproduction light reflected by the mirror 214 sequentially passes through the cylindrical lenses 72 and 71, the mirrors 213 and 212, the half-wave plate 50, and the Faraday element 241, is reflected by the polarization beam splitter 231, and enters the light receiving element 90. .

この結果、受光素子９０それぞれの受光素子が受光した光の強度として、ホログラム記録媒体Ｍ１内に記録されたデータを再生することができる。
（その他の実施形態） As a result, the data recorded in the hologram recording medium M1 can be reproduced as the intensity of light received by each light receiving element 90.
(Other embodiments)

上記の実施形態は、種々に変形することが可能であり、このような変形例も本発明の技術的範囲に属する。 The above-described embodiment can be variously modified, and such a modification also belongs to the technical scope of the present invention.

（１）ホログラム記録媒体Ｍ上でＸ方向に４０のフーリエ像が形成される場合であっても、位相フィルタ８０を用いて参照光に位相分布を付与することで、ホログラム記録媒体Ｍを回転させながら記録再生を行うことが可能である。 (1) Even when 40 Fourier images are formed in the X direction on the hologram recording medium M, the hologram recording medium M is rotated by applying a phase distribution to the reference light using the phase filter 80. Recording / reproduction can be performed.

但し、この場合は、Ｘ方向が実像である場合に比べると、ホログラム記録媒体Ｍの回転速度が比較的低いことが好ましい。ホログラム記録媒体Ｍの回転速度が上がるにつれて回転方向(Ｘ方向)での像の分離が困難となる傾向がある。 However, in this case, it is preferable that the rotation speed of the hologram recording medium M is relatively low as compared with the case where the X direction is a real image. As the rotation speed of the hologram recording medium M increases, it tends to become difficult to separate images in the rotation direction (X direction).

（２）上記実施形態では信号光および参照光をＹ方向から入射している。即ち、ホログラム記録媒体Ｍの相対的な移動方法と光の入射方向が直交している。これは回折格子面の法線をＹＺ平面内に揃えることで、Ｘ方向での移動の影響を軽減できるからである。 (2) In the above embodiment, the signal light and the reference light are incident from the Y direction. That is, the relative moving method of the hologram recording medium M and the light incident direction are orthogonal. This is because the influence of movement in the X direction can be reduced by aligning the normal line of the diffraction grating surface in the YZ plane.

これに換えて、図１０に示すように、信号光および参照光をＸ方向から入射することもできる。また、これらの中間的な方向から信号光と参照光を入射させることも可能である。 Alternatively, as shown in FIG. 10, the signal light and the reference light can be incident from the X direction. It is also possible to make the signal light and the reference light enter from these intermediate directions.

これは次のように説明することができる。即ち、位相フィルタ８０がランダム性を有することから、信号光の進行方向を様々に乱すため、ホログラムの面（回折格子面）も微視的には様々な方向を向きうる。そのうち面がＸ方向に沿うもの以外は、ホログラム記録媒体Ｍが回転することによって均一化されることから、形成される回折格子面はＸ方向に沿うもののみとなる。このため、光の入射方向を必ずしもホログラム記録媒体Ｍの移動方向と直交させなくても差し支えない。 This can be explained as follows. That is, since the phase filter 80 has randomness, the traveling direction of the signal light is disturbed in various ways, so that the surface of the hologram (diffraction grating surface) can be microscopically directed in various directions. Since the hologram recording medium M is made uniform by rotating except the surface along the X direction, the formed diffraction grating surface is only along the X direction. For this reason, the incident direction of light does not necessarily have to be orthogonal to the moving direction of the hologram recording medium M.

（３）上記実施形態の液晶表示素子は２次元変調器であったが、これに換えて一次元変調器を用いることができる。この一次元変調器として、液晶表示素子、Silicon Light Machine社製のＧＬＶ（Grating Light Valve）を利用可能である。 (3) Although the liquid crystal display element of the said embodiment was a two-dimensional modulator, it can replace with this and can use a one-dimensional modulator. As this one-dimensional modulator, a liquid crystal display element, GLV (Grating Light Valve) manufactured by Silicon Light Machine can be used.

この場合でも、信号光は１次元空間変調器を通った後、円筒レンズによって、Ｘ方向には実像だが、Ｙ方向にはフーリエ変換してホログラム記録媒体Ｍに照射される。また、受光素子９０に換えて１次元ディテクタを用いることが可能となる。 Even in this case, after passing through the one-dimensional spatial modulator, the signal light is irradiated to the hologram recording medium M by a cylindrical lens, although it is a real image in the X direction, and is Fourier-transformed in the Y direction. In addition, a one-dimensional detector can be used in place of the light receiving element 90.

（４）上記実施形態では、液晶表示素子を明暗で変調を行う変調器として用いているが、これに換えて位相変調型の変調器を用いることができる。 (4) In the above embodiment, the liquid crystal display element is used as a modulator that modulates light and dark, but a phase modulation type modulator may be used instead.

空間変調器での変調方式には明暗型と位相変調型の２つがある。明暗型の空間変調器では、光の透過量、あるいは反射量を制御することで変調を行うものであり、例えば液晶表示素子を利用できる。 There are two types of modulation in the spatial modulator, a light-dark type and a phase modulation type. The light-dark type spatial light modulator performs modulation by controlling the amount of light transmitted or reflected, and for example, a liquid crystal display element can be used.

一方、位相変調型の空間変調器では、光の位相を部分的に変化させ、干渉を起こすことにより光の強弱分布を生成するものであり、ＧＬＶを利用できる。位相変調型では、例えば、空間変調器から０次回折光のみが発生する状態と、０次回折光は発生せず、±１次の回折光のみが発生する状態とをそれぞれ"１"と"０"に対応させて、ホログラム記録媒体にディジタルデータを記録できる。 On the other hand, a phase modulation type spatial light modulator generates a light intensity distribution by partially changing the phase of light and causing interference, and GLV can be used. In the phase modulation type, for example, “1” and “0” indicate a state in which only the 0th-order diffracted light is generated from the spatial modulator and a state in which only the ± 1st-order diffracted light is generated without generating the 0th-order diffracted light. Accordingly, digital data can be recorded on the hologram recording medium.

（５）上記実施形態では、ホログラム記録媒体Ｍをディスク形状として回転させたが、これに換えてホログラム記録媒体Ｍをカード形状として、平行移動させても差し支えない。さらに信号光と参照光がホログラム記録媒体Ｍの下面から入射させてもよい。 (5) In the above-described embodiment, the hologram recording medium M is rotated as a disk shape. However, instead of this, the hologram recording medium M may be translated into a card shape. Further, the signal light and the reference light may be incident from the lower surface of the hologram recording medium M.

本発明の第１の実施形態に係るホログラム記録装置を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the hologram recording device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図１のＺ軸方向からホログラム記録装置の一部を見た状態を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the state which looked at a part of hologram recording apparatus from the Z-axis direction of FIG. 液晶表示素子に明暗の市松模様を表示させて、Ｘ，Ｙ両方向のフーリエ変換像として、ホログラム記録媒体に投影したときの投影像を表す図である。It is a figure showing a projection image when displaying a light and dark checkerboard pattern on a liquid crystal display element, and projecting on a hologram recording medium as a Fourier transform image of X and Y directions. ホログラム記録媒体Ｍを回転させたときにホログラム記録媒体Ｍに記録される投影像を表す図である。3 is a diagram illustrating a projected image recorded on the hologram recording medium M when the hologram recording medium M is rotated. FIG. ホログラム記録媒体上の投影像についてのサブフィルタと一次元変調部分との対応関係を表す図である。It is a figure showing the correspondence of a sub filter about a projection image on a hologram recording medium, and a one-dimensional modulation part. ホログラム記録媒体上のＸＹ平面上での投影像の詳細を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the detail of the projection image on XY plane on a hologram recording medium. ホログラム記録媒体上のＹＺ平面上での投影像の詳細を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the detail of the projection image on the YZ plane on a hologram recording medium. 液晶表示素子の像がホログラム記録媒体Ｍに重なり合うように、複数回の記録を行った状態を表す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which recording is performed a plurality of times so that an image of a liquid crystal display element overlaps a hologram recording medium M. 本発明の第２の実施形態に係るホログラム記録装置を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the hologram recording device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 信号光および参照光を移動方向から入射したときのホログラム記録媒体上の投影像についてのサブフィルタと一次元変調部分との対応関係を表す図であるIt is a figure showing the correspondence of a sub filter and a one-dimensional modulation part about a projection picture on a hologram recording medium when signal light and reference light enter from a movement direction.

符号の説明Explanation of symbols

１００ホログラム記録装置
１０レーザ光源
２０ビームエキスパンダ
３０ビームスプリッタ
４０液晶表示素子
４１画素
４２一次元変調部分
５０１／２波長板
６１，６２ミラー
７１，７２円筒レンズ
７３〜７５凸レンズ
８０位相フィルタ
８１サブフィルタ
９０受光素子
Ｍホログラム記録媒体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Hologram recording device 10 Laser light source 20 Beam expander 30 Beam splitter 40 Liquid crystal display element 41 Pixel 42 One-dimensional modulation part 50 1/2 wavelength plate 61, 62 Mirror 71, 72 Cylindrical lens 73-75 Convex lens 80 Phase filter 81 Sub filter 90 Light receiving element M Hologram recording medium

Claims

参照光および変調器で変調された信号光をホログラム記録媒体上の略同一の照射位置に照射する光学系と、
前記ホログラム記録媒体に対して、前記略同一の照射位置を相対的に移動させる移動機構と、
前記移動機構により前記ホログラム記録媒体に対して前記略同一の照射位置を相対的に移動させながら、前記信号光および参照光による前記ホログラム記録媒体への情報の書き込みを制御する書込制御部と、
を具備することを特徴とするホログラム記録装置。 An optical system for irradiating the reference light and the signal light modulated by the modulator to substantially the same irradiation position on the hologram recording medium;
A moving mechanism for moving the substantially same irradiation position relative to the hologram recording medium;
A writing control unit that controls writing of information to the hologram recording medium by the signal light and reference light while relatively moving the substantially same irradiation position with respect to the hologram recording medium by the moving mechanism;
A holographic recording apparatus comprising:

ホログラム記録装置が、前記参照光の光路中に配置され、かつ複数のサブフィルタが配置された位相フィルタをさらに具備し、
前記変調器が前記サブフィルタに対応する部分変調要素に区分されている
ことを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。 The hologram recording apparatus further includes a phase filter disposed in the optical path of the reference light and having a plurality of sub-filters disposed therein,
The hologram recording apparatus according to claim 1, wherein the modulator is divided into partial modulation elements corresponding to the sub-filter.

前記略同一の照射位置に前記変調器の実像を形成する結像手段
をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。 The hologram recording apparatus according to claim 1, further comprising an imaging unit that forms a real image of the modulator at the substantially same irradiation position.

前記書込制御部が、前記相対的な移動中に、前記変調器での変調状態を変化させ、
前記ホログラム記録装置が、前記書込制御部による前記変調器の変調状態の変化時に、前記記録光および前記参照光を遮断する光遮断手段をさらに具備する
ことを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。 The write control unit changes a modulation state in the modulator during the relative movement,
2. The hologram according to claim 1, further comprising: a light blocking unit that blocks the recording light and the reference light when the modulation state of the modulator is changed by the writing control unit. Recording device.

参照光をホログラム記録媒体上の照射位置に照射する光学系と、前記ホログラム記録媒体に対して前記照射位置を相対的に移動させる移動機構と、
前記移動機構により前記ホログラム記録媒体に対して前記略同一の照射位置を相対的に移動させながら、前記参照光による前記ホログラムからの情報の読み出しを制御する読出制御部と、
を具備することを特徴とするホログラム再生装置。 An optical system for irradiating the irradiation position on the hologram recording medium with a reference light, and a moving mechanism for moving the irradiation position relative to the hologram recording medium;
A reading control unit that controls reading of information from the hologram by the reference light while relatively moving the substantially same irradiation position with respect to the hologram recording medium by the moving mechanism;
A hologram reproducing apparatus comprising:

前記参照光の光路中に配置され、かつ複数のサブフィルタが配置された位相フィルタ
をさらに具備することを特徴とする請求項５記載のホログラム再生装置。 The hologram reproducing apparatus according to claim 5, further comprising: a phase filter disposed in the optical path of the reference light and having a plurality of sub-filters disposed therein.

ホログラム記録媒体に対して照射位置を相対的に移動させながら、変調器で変調された信号光および位相フィルタで位相分布が付与された参照光を前記ホログラム記録媒体上の略同一の照射位置に照射する書込ステップ
を具備することを特徴とするホログラム記録方法。 While moving the irradiation position relative to the hologram recording medium, the substantially same irradiation position on the hologram recording medium is irradiated with the signal light modulated by the modulator and the reference light provided with the phase distribution by the phase filter. A holographic recording method comprising: a writing step.

ホログラム記録方法が、前記参照光を複数のサブフィルタが配置された位相フィルタを通過させるステップをさらに具備し、
前記変調器が前記サブフィルタに対応する部分変調要素に区分されている
ことを特徴とする請求項７記載のホログラム記録方法。 The hologram recording method further comprises a step of passing the reference light through a phase filter in which a plurality of sub-filters are arranged,
The hologram recording method according to claim 7, wherein the modulator is divided into partial modulation elements corresponding to the sub-filter.

前記略同一の照射位置に前記変調器の実像を形成する結像ステップ
をさらに具備することを特徴とする請求項７記載のホログラム記録方法。 The hologram recording method according to claim 7, further comprising an imaging step of forming a real image of the modulator at the substantially same irradiation position.

前記記録光および前記参照光を遮断しながら、前記変調器の変調状態を変化させる光遮断ステップ
をさらに具備することを特徴とする請求項７記載のホログラム記録方法。 The hologram recording method according to claim 7, further comprising: a light blocking step of changing a modulation state of the modulator while blocking the recording light and the reference light.

ホログラム記録媒体に対して照射位置を相対的に移動させながら、位相フィルタで位相分布が付与された参照光を前記ホログラム記録媒体上に照射するステップ
を具備することを特徴とするホログラム再生方法。 A hologram reproducing method comprising: irradiating the hologram recording medium with reference light to which a phase distribution is given by a phase filter while moving the irradiation position relative to the hologram recording medium.

照射位置を相対的に移動させながら、変調器で変調された信号光および位相フィルタで位相分布が付与された参照光を略同一の照射位置に照射されることで書込が行われた
ことを特徴とするホログラム記録媒体。
The writing was performed by irradiating the signal light modulated by the modulator and the reference light provided with the phase distribution by the phase filter to substantially the same irradiation position while relatively moving the irradiation position. A featured hologram recording medium.