JP2007149254A - 光情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空間光変調素子と受光素子の位置合わせや高価なリレーレンズ系を廃することができ、光学系のコストダウンとコンパクト化を図ると同時にＳ／Ｎのよい再生信号を得ることが可能な光情報記録再生装置を提供する。
【解決手段】ホログラフィクメモリ技術を用いてホログラムディスクに情報を記録又は再生する場合、空間光変調素子ＳＬＭと受光素子（ＣＭＯＳセンサ等）を同一基板上に形成し、空間光変調素子と受光素子に入射する平行光束を平行シフトするシフト手段１２４を具備する。また、シフト手段１２４はホログラムディスク１１８への情報の記録時と再生時とで平行光束をシフトしない状態と、シフトする状態とに切り替える。
【選択図】図３

Description

本発明は、光情報記録再生装置に関し、特にホログラフィ技術を利用して情報を記録する記録媒体に対して情報を記録し、或いは情報が記録されている記録媒体から情報の再生を行う光情報記録再生装置に関するものである。

従来、ホログラフィクメモリの公知文献としては、例えば、『ホログラフィックメモリ／HVD（TM）を支える計測・ナノ制御技術』（Proceeding of 35th Meeting on Lightwave Sensing Technology (LST35-12) June, 2005 著者：譚 小地、堀米 秀嘉）がある（非特許文献１）。以下、同文献によるホログラフィクメモリ技術について説明する。

図１１は同軸タイプのホログラフィックメモリ（コリニア方式）の光学系を説明する図である。まず、上記光学系を用いて、記録媒体であるホログラムディスク２１６に記録を行う場合について説明する。光源の緑レーザ２０１から出射した光束はコリメータ２０２で平行光束とされ、ミラー２０３で反射されて、空間光変調素子ＳＬＭ２０４を照明する。

図１１では、ＳＬＭ２０４としてＤＭＤ（Deformable Mirror Device）が使用されている。ＳＬＭ２０４上で「１」の情報を表す画素で反射された光は、ホログラムディスク２１６の方向へ反射され、「０」の情報を表す画素で反射された光はホログラムディスク２１６の方向へ反射されない。コリニア方式のＳＬＭ２０４上には、情報光２０６を変調する部分とそれを環状に取り巻く参照光２０５を変調する部分が設けられている。

ＳＬＭ２０４で「１」の情報を表す画素にて反射された参照光２０５と情報光２０６は、偏光ビームスプリッタＰＢＳ２０７をＰ偏光で透過し、リレーレンズ１（２０８）、ミラー２０９、リレーレンズ２（２１０）、ダイクロＢＳ２１１を経由してホログラムディスク２１６に差し向けられる。その際、１／４波長板ＱＷＰ２１２を透過し、円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された参照光２０５と情報光２０６は、ミラー２１３で反射されて焦点距離Ｆの対物レンズ２１４に入射する。

２つのリレーレンズ１（２０８）及び２（２１０）により、ＳＬＭ２０４上に表示されたパターンは、対物レンズ２１４からＦだけ手前に中間像を形成する。これにより、ＳＬＭ２０４上のパターン像（図示せず）、対物レンズ２１４、ホログラムディスク２１６がいずれもＦの距離だけ離れて配置される、所謂４Ｆ光学系が構成される。

ホログラムディスク２１６は、スピンドルモータ２１５上に回転可能に保持されている。対物レンズ２１４によって参照光２０５と情報光２０６はホログラムディスク２１６に集光され、干渉して干渉縞を形成する。ホログラムディスク２１６中の高分子材料には、この記録時の干渉縞パターンが屈折率分布として記録され、デジタル体積ホログラムが形成される。また、ホログラムディスク中には反射膜が設けられている。

また、ホログラムの記録再生を行う緑レーザ２０１以外に、ホログラムディスク２１６に感光性のない赤レーザ２２０が設けられていて、上記反射膜を基準面として、ホログラムディスク２１６の変位を高精度に検出することが可能である。これより、ホログラムディスク２１６に面ブレや偏芯が発生しても、光サーボ技術を用いてダイナミックに記録スポットを媒体面に追従させることが可能となり、高精度に干渉縞パターンを記録することが出来る。以下に簡単に説明する。

赤レーザ２２０から出射した直線偏光光束はビームスプリッタＢＳ２２１を透過し、レンズ２２２で平行光束とされ、ミラー２２３とダイクロＢＳ２１１で反射されて、ホログラムディスク２１６に差し向けられる。その際、１／４波長板ＱＷＰ２１２を透過し、円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された光束は、ミラー２１３で反射されて対物レンズ２１４に入射し、ホログラムディスク２１６上の反射面に微小な光スポットとして集光される。

反射された光束は逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ２１４に再入射して平行光束とされ、更に、ミラー２１３で反射されて１／４波長板ＱＷＰ２１２を透過し、往路とは垂直な直線偏光光束に変換される。

ダイクロＢＳ２１１で反射された光束は、往路と同様にミラー２２３、レンズ２２２を経由し、ビームスプリッタＢＳ２２１で反射されて、光検出器２２４に導かれる。光検出器２２４は、複数の受光面（図示しない）を有していて、公知の方法で反射面の位置情報を検知し、それに基づいて対物レンズ２１４のフォーカスとトラッキング制御を行うことが出来る。

次に、上記光学系を用いて記録媒体であるホログラムディスク２１６から記録情報の再生を行う場合について説明する。光源の緑レーザ２０１から出射した光束は記録時と同様に、空間光変調素子ＳＬＭ２０４を照明する。再生時は、ＳＬＭ２０４上の参照光２０５を変調する部分のみが「１」の情報を表示し、情報光２０６を変調する部分はすべて「０」の情報を表示する。従って、参照光の部分の画素で反射された光だけが、ホログラムディスク２１６の方向へ反射され、情報光はホログラムディスク２１６の方向へ反射されない。

記録時と同様に参照光２０５は、円偏光（例えば、右回りの円偏光）となってホログラム２１６に集光され、記録された干渉縞から情報光を再生する。ホログラムディスク２１６の反射膜で反射された情報光は、逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ２１４に再入射して平行光束とされ、ミラー２１３で反射されて１／４波長板ＱＷＰ２１２を透過し、往路とは垂直な直線偏光光束（Ｓ偏光）に変換される。この時、対物レンズ２１４からＦの距離に再生されたＳＬＭの表示パターンの中間像が形成される。

ダイクロＢＳ２１１を透過した光束は、リレーレンズ２（２１０）、ミラー２０９、リレーレンズ１（２０８）を経由して偏光ビームスプリッタＰＢＳ２０７に差し向けられる。ＰＢＳ２０７で反射された光束は、リレーレンズ２（２１０）と１（２０８）により空間光変調素子ＳＬＭ２０４と共役の位置にＳＬＭの表示パターンの中間像として再結像される。

この位置には開口２１７が予め置かれていて、情報光の周辺部にある不要な参照光が遮蔽される。そして、レンズ２１８により、再結像された中間像はＣＭＯＳセンサ２１９上に情報光の部分のみのＳＬＭ表示パターンを形成する。これにより、不要な参照光がＣＭＯＳセンサ２１９に入射しないので、Ｓ／Ｎの良い再生信号が得られる。

なお、ホログラフィクメモリ技術に関する他の文献としては、日経エレクトロニクス、２００５、１．１７、１０５〜１１４Ｐ（離陸間近のホログラフィック媒体、２００６年に２００Ｇバイトを実現、堀米他）がある（非特許文献２）。
ホログラフィックメモリ／HVD（TM）を支える計測・ナノ制御技術（Proceeding of 35th Meeting on Lightwave Sensing Technology (LST35-12) June, 2005 著者：譚 小地、堀米 秀嘉） 日経エレクトロニクス、２００５、１．１７、１０５〜１１４Ｐ（離陸間近のホログラフィック媒体、２００６年に２００Ｇバイトを実現、堀米他）

上記従来の技術においては、２次元の空間光変調素子ＳＬＭ２０４とＣＭＯＳセンサ２１９のシフト、チルト及びローテーションを高精度に位置合わせする必要があり、コスト低下が困難であった。また、光学系に使用されるリレーレンズ系は、空間光変調素子ＳＬＭ２０４のパターンをＣＭＯＳセンサ２１９上に正確に投影するために、歪曲収差や像面湾曲を低減した高価なレンズである必要があった。

本発明の目的は、空間光変調素子と受光素子の位置合わせや高価なリレーレンズ系を廃することができ、光学系のコストダウンとコンパクト化を図ると同時にＳ／Ｎのよい再生信号を得ることが可能な光情報記録再生装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、レーザ光源からの光束を空間光変調素子に照射し、前記空間光変調素子により参照光と情報光を生成し、前記参照光と情報光をレーザ光学系を介して対物レンズに導き、前記対物レンズによりホログラフィを利用して記録媒体に情報を記録し、或いは前記空間光変調素子からの参照光のみを前記記録媒体に照射し、前記記録媒体による反射光を受光素子で受光することによって記録情報を再生する光情報記録再生装置において、前記空間光変調素子と前記受光素子は同一基板上に形成されており、前記空間光変調素子と前記受光素子に入射する平行光束を平行シフトするシフト手段を備えたことを特徴とする。

本発明においては、同一基板上に空間光変調素子と受光素子を形成し、空間光変調素子と受光素子に入射する平行光束を平行シフトするシフト手段を具備する。シフト手段は記録時と再生時とで平行光束をシフトしない状態とシフトする状態とに切り替え、記録時にＳＬＭ上で生成されたパターン像を再生時にはピッチ（ｐ）だけシフトしたＣＭＯＳ素子上に入射させることで、Ｓ／Ｎの良い再生信号を得ることが可能になる。

本発明によれば、空間光変調素子と受光素子を同一基板上に一体に構成しているので、光学部品を削減でき、光学系のコンパクト化とコストダウンを図ることができる。また、記録時と再生時で基板上の空間光変調素子と受光素子に入射する光束をシフトするようにしたので、Ｓ／Ｎの良い再生信号を得ることが可能になる。

次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１〜図３は本発明の第１の実施形態によるコリニア方式ホログラフィックメモリの光学系を説明する図である。図１は記録時の光源から空間光変調素子までの光学系を示す図であり、図２は同じく記録時の空間光変調素子からホログラムディスクまでの光学系を示す図である。また、図３は再生時の光学系を示す図である。

まず、図１及び図２を用いて記録媒体であるホログラムディスク１１８に記録を行う場合について説明する。図１において、光源の緑レーザ１０１から出射した光束はコリメータ１０２で平行光束とされ、マスク素子１０３に入射する。マスク素子１０３は、光束の中心部の情報光に相当する部分をマスクする働きを有する。

本実施形態では、マスク素子１０３として液晶素子を用いているが、中心部を遮蔽するマスクを光路に挿入しても良い。記録時には、このマスク素子１０３は機能せず、すべての光束を透過させる。

本実施形態では、例えば、マスク素子１０３として液晶素子が用いられ、コントローラ１５２の制御に基づいて記録時と再生時とで図示しない駆動回路から液晶素子への駆動電圧のオン／オフを切り替える。そうすることで、記録時には全ての光束を透過し、再生時に光束の中心部の情報光に相当する部分をマスクする。

Ｐ偏光で偏光ビームスプリッタＰＢＳ１０４を透過した光束は、必要に応じて設けられた１／４波長板ＱＷＰ１０５を透過し、リレーレンズＡ１０６、リレーレンズＢ１０７を透過する。更に、光束に対して傾斜可能に配置された平行平板１２４を経由し、空間光変調素子ＳＬＭとＣＭＯＳセンサが１チップに搭載された空間光変調素子／受光素子（図面ではＳＬＭ／ＣＭＯＳ１０８と表記している）１０８を照明する。

平行平板１２４については詳しくは後述するが、駆動機構１５０の駆動により光軸に対して傾斜可能に構成されている。記録時には、図１に示すように平行平板１２４は傾斜せず、光軸に対して垂直である。一方、再生時には後述するようにコントローラ１５２の制御により平行平板１２４は光束に対して傾斜させられる。

平行平板１２４の駆動機構１５０としては、例えば、プランジャーによる駆動機構を用い、平行平板１２４を光軸に対して垂直状態と傾斜した状態とに切り替えできるようにする。そして、コントローラ１５２から駆動回路１５１を制御し、記録時と再生時とで駆動回路１５１から駆動機構１５０への駆動電圧のオン／オフを切り替える。そうすることで、記録時には平行平板１２４を光束に対して垂直とし、再生時には光束に対して平行平板１２４を傾斜させる。

更に、平行平板１２４をステッピングモータを用いて駆動しても良い。その場合には、ステッピングモータの回転により平行平板１２４を図４に示すようにその中心を軸に回転可能に構成し、平行平板１２４を光軸に対して垂直状態と傾斜した状態とに切り替えできるようにする。そして、コントローラ１５２の制御により記録時と再生時とで駆動回路１５１からステッピングモータへの駆動電圧のオン／オフを切り替えることで、記録時には平行平板１２４を光束に対して垂直とし、再生時には光束に対して平行平板１２４を傾斜させるようにする。

ここで、ＳＬＭとして偏光状態を変化させない構成の光干渉変調素子の場合は、１／４波長板ＱＷＰ１０５を予め設ければよい。また、ＳＬＭとして偏光状態を９０°変化させる構成の反射型液晶（ＬＣＯＳ）素子の場合には、１／４波長板ＱＷＰ１０５は不要である。

変調／受光素子１０８が光干渉変調素子／ＣＭＯＳ素子の場合には、１／４波長板ＱＷＰ１０５を透過した光束は円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換され、リレーレンズＡ１０６及びリレーレンズＢ１０７を経由し、変調／受光素子１０８を照明する。

ＳＬＭ上で「１（白）」の情報を表す画素で反射された光は、高い反射率でホログラムディスク１１８の方向へ反射され、「０（黒）」の情報を表す画素で反射された光は、干渉によりホログラムディスク１１８の方向へは僅かしか反射されない。従来例と同様に、コリニア方式のＳＬＭ上には、情報光１１０を変調する部分とそれを環状に取り巻く参照光１０９を変調する部分が設けられている。

図２において、変調／受光素子１０８で反射された光束は、逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）とされる。更に、平行平板１２４、リレーレンズＢ１０７及びリレーレンズＡ１０６を経由した光束は、１／４波長板ＱＷＰ１０５を透過してＳ偏光に変換され、ＰＢＳ１０４で反射されてホログラムディスク１１８の方向に差し向けられる。

また、変調／受光素子１０８がＬＣＯＳ素子／ＣＭＯＳ素子の場合には、光束はリレーレンズＡ１０６及びリレーレンズＢ１０７を経由し、変調／受光素子１０８を照明する。ＳＬＭ上で「１（白）」の情報を表す画素で反射された光はＳ偏光に変換され、「０（黒）」の情報を表す画素で反射された光はＰ偏光の状態を保持する。従来例と同様に、コリニア方式のＳＬＭ上には、情報光１１０を変調する部分とそれを環状に取り巻く参照光１０９を変調する部分が設けられている。

図２において、変調／受光素子１０８で反射された光束のうち、Ｓ偏光はＰＢＳ１０４で反射されてホログラムディスク１１８の方向に差し向けられ、Ｐ偏光はＰＢＳ１０４を透過してホログラムディスク１１８の方向に向かわない。

どちらの場合も、変調／受光素子１０８のＳＬＭで「１（白）」の情報を表す画素にて反射された参照光１０９と情報光１１０は、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１０４で反射される。更に、リレーレンズ１（１１１）、ミラー１１２、リレーレンズ２（１１３）、ダイクロＢＳ１１４を経由してホログラムディスク１１８に差し向けられ、ミラー１１５で反射されて焦点距離Ｆの対物レンズ１１６に入射する。

２つのリレーレンズ１（１１１）及び２（１１３）により、ＳＬＭ上に表示されたパターンは、対物レンズ１１６からＦだけ手前に中間像を形成する。これにより、ＳＬＭ上のパターン像（図示せず）、対物レンズ１１６、ホログラムディスク１１８がいずれもＦの距離だけ離れて配置される、所謂４Ｆ光学系が構成される。

ホログラムディスク１１８は、スピンドルモータ１１７上に回転可能に保持されている。対物レンズ１１６によって参照光１０９と情報光１１０はホログラムディスク１１８に集光され、干渉して干渉縞を形成する。ホログラムディスク１１８中の高分子材料には、この記録時の干渉縞パターンが屈折率分布として記録され、デジタル体積ホログラムが形成される。また、ホログラムディスク１１８中には反射膜が設けられている。

従来例と同様に、ホログラムの記録再生を行う緑レーザ１０１以外に、ホログラムディスク１１８に感光性のない赤レーザ１１９が設けられていて、上記反射膜を基準面として、ホログラムディスク１１８の変位を高精度に検出することが可能である。これより、ホログラムディスク１１８に面ブレや偏芯が発生しても、光サーボ技術を用いてダイナミックに記録スポットを媒体面に追従させることが可能となり、高精度に干渉縞パターンを記録することが出来る。

以下に簡単に説明する。赤レーザ１１９から出射した光束はビームスプリッタＢＳ１２０を透過し、レンズ１２１で平行光束とされ、ミラー１２２とダイクロＢＳ１１４で反射されて、ホログラムディスク１１８に差し向けられる。その後、ミラー１１５で反射されて対物レンズ１１６に入射し、ホログラムディスク１１８上の反射面に微小な光スポットとして集光される。

反射された光束は、対物レンズ１１６に再入射して平行光束とされ、ミラー１１５、ダイクロＢＳ１１４で順次反射された光束は、往路と同様にミラー１２２、レンズ１２１を経由し、ビームスプリッタＢＳ１２０で一部の光束を反射されて、光検出器１２３に導かれる。光検出器１２３は、複数の受光面（図示しない）を有していて、公知の方法で反射面の位置情報を検知し、それに基づいて対物レンズ１１６のフォーカスとトラッキング制御を行うことが出来る。本実施形態ではこれらフォーカス制御やトラッキング制御回路に関しては省略する。

次に、図３を用いて記録媒体であるホログラムディスク１１８から記録情報の再生を行う場合について説明する。光源の緑レーザ１０１から出射した光束は記録時と同様に、空間光変調素子ＳＬＭ１０８を照明する。再生時において、上述のようにマスク素子１０３は光束の中心部の情報光に相当する部分をマスクする働きを有する。

本実施形態では、液晶素子を用い、光束の中心部のみ偏光方向を９０°回転させてＳ偏光とし、後続のＰＢＳ１０４で反射させて空間光変調素子ＳＬＭ１０８に到達しないようにしている。また、中心部を遮蔽するマスクを光路に挿入しても良い。

２つのリレーレンズＡ（１０６）及びＢ（１０７）は、マスク素子１０３の像を空間光変調素子ＳＬＭ１０８上に結像させる役目を兼ねており、参照光の部分の素子のみが照明され、情報光の部分はマスク素子の像（図示せず）によりきちんと遮光がなされている。

ＳＬＭ１０８上の参照光１０９を変調する部分のみが「１（白）」の情報を表示し、情報光１１０を変調する部分はすべて「０（黒）」の情報を表示する。従って、参照光部分の画素で反射された光だけが、ホログラムディスク１１８の方向へ反射される。情報光部分の画素の光束はホログラムディスク１１８の方向へ反射されないばかりかもともと照明すらされないので、従来例と比較して一段とＳ／Ｎの良い情報光の再生が可能となる。

再生時において、平行平板１２４はコントローラ１５２の制御に基づく駆動機構１５０の駆動により光束に対しθだけ傾斜させられる。それによって緑レーザ１０１から出射され、リレーレンズＡ１０６及びＢ１０７を経由した光束は記録時の光束に対しｓだけシフトされ、空間光変調素子ＳＬＭ１０８上を照明する。参照光部分の画素で反射された光は再び平行平板１２４を通過し、往路と同じ光軸上をリレーレンズＢ１０７に向かう。

図４は平行平板１２４の詳細図を示す。シフト量をｓ、平行平板の板厚をｔ、チルト（傾斜角）をθとすると、ｓとθの関係は図５のようになる。この場合、平行平板１２４の屈折率は１．５１、ｔは１ｍｍ及び２ｍｍの場合を示している。後述する所望のシフト量ｓを得る為にｔ及びθを任意に設定することが出来る。

記録時と同様に参照光１０９は、ＰＢＳ１０４で反射され、ホログラムディスク１１８に集光され、記録された干渉縞から情報光を再生する。ホログラムディスク１１８中の反射膜で反射された情報光は、対物レンズ１１６に再入射して平行光束とされ、ミラー１１５で反射される。この時、対物レンズ１１６からＦの距離に再生されたＳＬＭの表示パターンの中間像が形成される。

ダイクロＢＳ１１４を透過した光束は、リレーレンズ２（１１３）、ミラー１１２、リレーレンズ１（１１１）を経由して偏光ビームスプリッタＰＢＳ１０４に差し向けられ、リレーレンズ２（１１３）と１（１１１）、マスク素子１０３と共役の位置にＳＬＭの表示パターンの中間像として再結像される（図示せず）。そして、この再結像された中間像は、ＰＢＳ１０４で反射され、２つのリレーレンズＡ１０６及びＢ１０７を経由し、更に、平行平板１２４で光束をｓだけシフトして、空間光変調素子／受光素子１０８上に結像される。

空間光変調素子／受光素子１０８の受光素子（本実施形態ではＣＭＯＳセンサ）部分は、情報光が照明される部分の画素間のみに配置されている。マスク素子１０３の働きにより予め不要な参照光が受光素子が形成されている情報光部分の画素間に入射しないので、Ｓ／Ｎの良い再生信号が得られる。

本実施形態では、空間光変調素子ＳＬＭと受光素子ＣＭＯＳセンサを同一のチップ上に配しているので、両者の複雑な位置合わせ機構や高価なリレーレンズ系を廃止でき、光学系のコストダウンとコンパクト化を図ることが出来る。

図６は本発明に係る反射型液晶式（ＬＣＯＳタイプの）空間光変調素子ＳＬＭ（６４はＳＬＭ素子領域）と受光素子ＣＭＯＳセンサ（６５はＣＭＯＳセンサ領域）を横置きに配置した場合の素子の断面図（略図）である。

図中５１はＳｉ基板、５２はフォトダイオード、５３はＣＭＯＳセンサの転送トランジスタ、５４はＣＭＯＳセンサ配線、５５はＳＬＭ素子配線、５６は遮光膜、５７は光干渉ミラーＡ、５８は光干渉ミラーＢである。また、５９は最表面保護膜、６０は層間膜、６１は支柱、６２はギャップ、６３はＳＬＭデータ転送スイッチである。素子間絶縁（ＬＣＯＳ／ＳＴｌ等）、ＣＭＯＳセンサの他のＴｒ配線、ＳＬＭの書き込み用Ｔｒ配線は省略してある。

図６では光干渉ミラーＡ５７と光干渉ミラーＢ５８との間で干渉を生じさせ、その間の空間（例えば空気）を変化させることで、反射率及び透過率を変化させている。

６１は反射電極上の支柱絶縁膜で、例えば、シリコン窒化膜である。５９は半透過膜の保護膜で、例えば、シリコン酸化膜を用いる。

次に、干渉部の動作について説明する。まず、Ｔｉの光干渉ミラーＢ５８には、例えば、０Ｖのグランド電位を与える。前述したアクティブマトリクス動作により、Ｔｉの光干渉ミラーＡ５７に電圧を与え、光干渉ミラーＡとＢのクーロン力によりエアギャップを調整する。

図７は記録時における光干渉式空間光変調素子のＳＬＭの「１」及び「０」の時の反射率の特性を示す。図７は、
最表面保護膜５９・・・ＳｉＯ_２：１０ｎｍ
光干渉ミラーＢ５８・・・Ｔｉ：５ｎｍ／Ｓｉ_３Ｎ_４：２０ｎｍ／ＳｉＯ_２：１０ｎｍ／Ｓｉ_３Ｎ_４：２０ｎｍ
ギャップ６２・・・広ギャップの時１８０ｎｍ、狭ギャップの時１０ｎｍ
光干渉ミラーA（57）・・・ＡｌＳｉ：１００ｎｍ（表面にＳｉＯ_２：１０ｎｍ）
の層構成での広ギャップと狭ギャップとの反射率である。

波長５５０ｎｍの光において、エアギャップが１８０ｎｍのときと１０ｎｍの時の反射率は、９３．０%及び０．６%である。光干渉ミラーＡ５７に与える電圧により、エアギャップが１０ｎｍから１８０ｎｍへと変化させると、それに伴い反射率が大きく変化していることがわかる。この干渉作用は波長や半透過膜材料、エアギャップ厚さによりそれぞれ設計可能であり、物理的な強度やコントラスト比等の特性を鑑みて必要な構成をとることが重要である。

図８は本発明に係る反射型液晶式（ＬＣＯＳタイプの）空間光変調素子ＳＬＭと受光素子ＣＭＯＳセンサを横置きに配置した場合の素子の断面図（略図）である。図８では図６と同一部分には同一符号を付している。

図中６６は画素電極、６７は配向膜、６８は液晶、６９はＩＴＯ、７０はガラスである。例えば、配向膜は、斜方蒸着ＳｉＯ２膜、液晶は垂直液晶、画素電極は反射膜、６９は共通電極とすると、「１」表示では画素電極に電圧が印加され液晶に電界が加わり液晶分子が倒れる。「０」表示では、電界が加わらず液晶はほぼ垂直に立っている。

光入射前にＰＢＳ（偏光ビームスプリッター）にＳ偏光で反射されて直線偏光にして入射すると、「０」表示では、偏光方向が変わらずに画素電極で反射される。再度ＰＢＳに入るが偏光が変化してないので、再度反射され、ホログラムへは到達しない。一方、「１」表示の時は、９０°回転した直線偏光になるので（液晶の往復でλ／２の位相のずれが生じるような液晶と厚さを設計する）ＰＢＳにはＰ偏光で入り透過し、ホログラムへ書き込まれる。

ここで、ホログラムディスク１１８に入射する光束はディスクに対し正確に垂直に入射するように調整及び制御される。その場合、空間光変調素子兼受光素子１０８のＳＬＭ上で生成された情報光パターンは、ホログラムディスク１１８からの反射光は入射したのと同じ経路を経由して空間光変調素子／受光素子１０８に入射することになる。

空間光変調素子／受光素子１０８上の空間光変調素子ＳＬＭとＣＭＯＳセンサとの配置関係の例を図９に示す。図９はＳＬＭ、ＣＭＯＳともに同面積同形状で敷詰めたものである。ＳＬＭ、ＣＭＯＳとも等間隔に配置されたピッチ（ｐ）の画素の列をなしている。

図９中の矢印Ａ方向が光束のシフトの方向である。画素の列は矢印Ａ方向と直交する方向に長く配置されている。ピッチ（ｐ）は光束のシフト量（ｓ）と同じに設定されている。このように構成することにより、記録時にＳＬＭ上で生成されたパターン像は再生時にはピッチ（ｐ）分だけシフトしたＣＭＯＳセンサ上に入射する。従って、Ｓ／Ｎの良い信号を再生することが出来る。

本実施形態では、シフト量ｓを画素列のピッチｐと同じとしたが、奇数倍でもよく、画素のレイアウトに応じて任意に設定できることは言うまでも無い。また、光束中の平行平板１２４を傾斜させるように駆動したが、元々光束に対して傾斜した平行平板を光束中に挿脱したり、同様の効果のある方法を用いることも可能である。

（第２の実施形態）
図１０は本発明の第２の実施形態を示す図である。図１０では図１〜図３と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施形態では、光学系から平行平板１２４が省かれ、その代わりに変調素子／受光素子１０８が圧電素子１２５の駆動により矢印Ｂ方向に移動する構成となっている。記録時にＳＬＭ上で生成されたパターン像が再生時にはピッチ（ｐ）分だけシフトしたＣＭＯＳセンサ上に入射することは第１の実施形態と同様である。

次に、記録媒体であるホログラムディスク１１８から記録情報の再生を行う場合について説明する。以下の説明では、本実施形態の特徴となる部分について説明する。変調素子／受光素子１０８は圧電素子１２５上に取り付けられており、変調素子／受光素子１０８に入射する光束に垂直な図中矢印Ｂ方向に移動することが可能である。

再生時においては、コントローラ１５２の制御により駆動回路１５３から圧電素子１２５に通電することにより、記録時に対して変調素子／受光素子１０８を図中矢印Ｂ方向に変調素子／受光素子１０８の画素列の幅（ｐ）だけ移動させる（図９参照）。そうすることにより、第１の実施形態と同様にコントラストの大きいＳ／Ｎのよい再生信号を得ることができる。記録時には圧電素子１２５に通電せず、変調素子／受光素子１０８は移動させない。

なお、本実施形態では、変調素子／受光素子１０８の駆動手段として圧電素子１２５を用いる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他のあらゆる駆動手段により駆動させることが可能である。

本発明の第１の実施形態による記録時（光源からＳＬＭまで）の光学系を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態による記録時（ＳＬＭからホログラムメモリ媒体まで）の光学系を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態による再生時の光学系を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態による再生時の平行平板を示す詳細図である。 本発明の第１の実施形態による平行平板のチルト（θ）と光束のシフト量（ｓ）の関係を示すグラフである。 本発明に係る光干渉式空間光変調素子・受光素子一体型素子（横配置）を示す断面図である。 第１の実施形態による記録時の光干渉方式のＳＬＭの「１」、及び「０」の時の反射率の特性を示す図である。 本発明に係る反射型液晶式空間光変調素子・受光素子一体型素子（横配置）を示す断面図である。 本発明に係る空間光変調素子・受光素子一体型素子（横配置）の面内配置を示す図である。 本発明の第２の実施形態による再生時の光学系を示す概略図である。 従来技術を説明するための光学系の概略図である。

符号の説明

５１ Ｓｉ基板
５２ フォトダイオード
５３ ＣＭＯＳセンサの転送トランジスタ
５４ ＣＭＯＳセンサ配線
５５ ＳＬＭ素子配線
５６ 遮光膜
５７ 光干渉ミラーＡ
５８ 光干渉ミラーＢ
５９ 最表面保護膜
６０ 層間膜
６１ 支柱
６２ ギャップ
６３ ＳＬＭデータ転送スイッチ
６４ ＳＬＭ素子領域
６５ ＣＭＯＳセンサ領域
６６ 画素電極
６７ 配向膜
６８ 液晶
６９ ＩＴＯ
７０ ガラス
１０１ 緑レーザ
１０２ コリメータ
１０３ マスク素子
１０４ 偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）
１０５ １／４波長板（ＱＷＰ）
１０６ リレーレンズＡ
１０７ リレーレンズＢ
１０８ 空間光変調素子／受光素子（ＳＬＭ／ＣＭＯＳ）
１０９ 参照光
１１０ 情報光
１１１ リレーレンズ１
１１２ ミラー
１１３ リレーレンズ２
１１４ ダイクロＢＳ
１１５ ミラー
１１６ 対物レンズ
１１７ スピンドルモータ
１１８ ホログラムディスク
１１９ 赤レーザ
１２０ ビームスプリッタ（ＢＳ）
１２１ レンズ
１２２ ミラー
１２３ 光検出器
１２４ 平行平板
１２５ 圧電素子
１５０ 駆動機構
１５１、１５３ 駆動回路
１５２ コントローラ
２０１ 緑レーザ
２０２ コリメータ
２０３ ミラー
２０４ 空間光変調素子（ＳＬＭ）
２０５ 参照光
２０６ 情報光
２０７ 偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）
２０８ リレーレンズ１
２０９ ミラー
２１０ リレーレンズ２
２１１ ダイクロＢＳ
２１２ 1/4波長板（ＱＷＰ）
２１３ ミラー
２１４ 対物レンズ
２１５ スピンドルモータ
２１６ ホログラムディスク
２１７ 開口
２１８ レンズ
２１９ ＣＭＯＳセンサ
２２０ 赤レーザ
２２１ ビームスプリッタ（ＢＳ）
２２２ レンズ
２２３ ミラー
２２４ 光検出器

Claims (7)

1. レーザ光源からの光束を空間光変調素子に照射し、前記空間光変調素子により参照光と情報光を生成し、前記参照光と情報光をレーザ光学系を介して対物レンズに導き、前記対物レンズによりホログラフィを利用して記録媒体に情報を記録し、或いは前記空間光変調素子からの参照光のみを前記記録媒体に照射し、前記記録媒体による反射光を受光素子で受光することによって記録情報を再生する光情報記録再生装置において、
   前記空間光変調素子と前記受光素子は同一基板上に形成されており、前記空間光変調素子と前記受光素子に入射する平行光束を平行シフトするシフト手段を備えたことを特徴とする光情報記録再生装置。
2. 前記シフト手段は、前記記録媒体への情報の記録時と再生時とで前記平行光束をシフトしない状態と、シフトする状態とに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
3. 前記シフト手段は、前記平行光束中に挿入された平行平板と、前記平行平板を光束に対して垂直又は傾斜させるように駆動する駆動手段とからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の光情報記録再生装置。
4. 前記シフト手段は、前記空間光変調素子と前記受光素子が形成された同一基板を光束に対して垂直方向に駆動することによって前記平行光束をシフトすることを特徴とする請求項１又は２に記載の光情報記録再生装置。
5. 前記空間光変調素子と前記受光素子は、それぞれの画素が面内に重ならずに配置されて一体型であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光情報記録再生装置。
6. 前記空間光変調素子の画素と前記受光素子の画素は、前記シフト手段で光束がシフトする方向に対し直交する方向に連続して配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光情報記録再生装置。
7. 前記シフト手段による光束のシフト量は、前記光束がシフトする方向に対し直交する方向に連続して配置された画素列の平行方向の幅に対応して設定されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光情報記録再生装置。

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