專利名稱：全息記錄裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將信號(hào)光和參考光重疊地照射在全息記錄介質(zhì)上來記錄全 息圖的全息記錄裝置。
背景技術(shù)：
例如在專利文獻(xiàn)1中公開了一種傳統(tǒng)的全息記錄裝置。該文獻(xiàn)的全息 記錄裝置被構(gòu)成為通過相位編碼復(fù)用方式對(duì)全息記錄介質(zhì)記錄全息圖。從 光源射出的激光光束通過光束分離器被分離為信號(hào)光(信號(hào)光束)和參考 光(基準(zhǔn)光束)， 一方的信號(hào)光被空間光調(diào)制器調(diào)制為與記錄信息相對(duì)應(yīng) 的像素圖案的光后被照射在全息記錄介質(zhì)上。另一方的參考光被相位編碼 復(fù)用器調(diào)制成形成適當(dāng)?shù)南辔粓D案的光并被賦予相位碼。相位編碼復(fù)用器 包括具有多個(gè)單元的透過型液晶器件，其對(duì)于所入射的參考光按照每個(gè)單 元來賦予規(guī)定的相位差，從而將所述參考光調(diào)制為期望的相位圖案的透過 光后射出。經(jīng)相位調(diào)制的參考光以與信號(hào)光重疊地被照射在全息記錄介質(zhì) 上，由此記錄由信號(hào)光和參考光的千涉條紋(頁圖案)構(gòu)成的全息圖。此 時(shí)，如果不改變?nèi)⒂涗浗橘|(zhì)的照射部位而改變信號(hào)光和參考光的調(diào)制圖 案(像素圖案或相位圖案)，則可在該照射部位上多重記錄與調(diào)制圖案相
對(duì)應(yīng)的各種頁圖案(page pattern)的全息圖。由此實(shí)現(xiàn)相位編碼復(fù)用方 式。
專利文獻(xiàn)1:日本專利文獻(xiàn)特開平7—20765號(hào)公報(bào)。 但是，上述以往的全息記錄裝置通過利用多次折射而使得參考光透過 的液晶器件的各個(gè)單元具有產(chǎn)生與驅(qū)動(dòng)電壓相應(yīng)的相位差的電光學(xué)特性。 當(dāng)利用上述的多次折射而形成任意的相位圖案時(shí)，必須按照每個(gè)單元進(jìn)行 復(fù)雜的施加電壓的控制，因此用于相位調(diào)制的結(jié)構(gòu)和辦法變得復(fù)雜。
例如，在使用一般的向列液晶分子的透過型液晶器件的情況下，每當(dāng)使相位圖案發(fā)生變化時(shí)如同進(jìn)行灰度顯示那樣，必須對(duì)各個(gè)單元的施加電 壓進(jìn)行細(xì)微地可變控制。另外，由于液晶分子的響應(yīng)速度不夠迅速，全息 圖的以頁為單位的記錄速度緩慢，因此這樣的記錄速度也存在改善余地。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述的情況而完成的。本發(fā)明的目的在于，提供一種使 得用來基于相位編碼復(fù)用方式進(jìn)行相位調(diào)制的結(jié)構(gòu)和辦法簡(jiǎn)單，進(jìn)而能夠 提高全息圖的記錄速度的全息記錄裝置。
為了解決上述問題，本發(fā)明采取了以下技術(shù)手段。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面提供的全息記錄裝置，將從光源射出的相干光 分離為信號(hào)光和參考光，將一方的信號(hào)光由空間光調(diào)制器調(diào)制后對(duì)全息記 錄介質(zhì)進(jìn)行照射，并且將另一方的參考光向所述全息記錄介質(zhì)與所述信號(hào) 光重疊地照射，由此在該全息記錄介質(zhì)上記錄全息圖，所述全息記錄裝置 的特征在于，包括光相位調(diào)制裝置，包括多個(gè)光學(xué)元件，并在這些光學(xué) 元件的每一個(gè)上產(chǎn)生規(guī)定的相位差，所述光學(xué)元件可取如下兩種狀態(tài)使 所述參考光向朝向所述全息記錄介質(zhì)的規(guī)定方向透過或者反射的打開 (ON)模式以及將所述參考光導(dǎo)向所述規(guī)定的方向以外或者遮擋所述參 考光的關(guān)閉(OFF)模式；以及相位調(diào)制控制裝置，控制每個(gè)所述光學(xué)元 件，以使每個(gè)所述光學(xué)元件成為打開模式或者關(guān)閉模式，并將所述參考光 調(diào)制為形成規(guī)定的相位圖案的光。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面提供的全息記錄裝置，包括空間光調(diào)制器，所 述空間光調(diào)制器具有將從光源射出的相干光的一部分調(diào)制為信號(hào)光并將該 信號(hào)光向全息記錄介質(zhì)射出的第一光調(diào)制區(qū)域、以及將從光源射出的其余 的光調(diào)制為參考光并將該參考光沿與所述信號(hào)光的光路相同的光路射出的 第二光調(diào)制區(qū)域，所述全息記錄裝置通過將所述參考光向所述全息記錄介 質(zhì)與所述參考光重疊地照射，來在全息記錄介質(zhì)上記錄全息圖，所述全息 記錄裝置的特征在于，所述第二光調(diào)制區(qū)域如下構(gòu)成其包括多個(gè)光學(xué)元 件，并在這些光學(xué)元件的每一個(gè)上產(chǎn)生規(guī)定的相位差，所述多個(gè)光學(xué)元件 可取如下兩種狀態(tài)使所述參考光向朝向所述全息記錄介質(zhì)的規(guī)定方向透過或者反射的打開模式以及將所述參考光導(dǎo)向所述規(guī)定方向以外或者遮擋 所述參考光的關(guān)閉模式，并且所述全息記錄裝置包括相位調(diào)制控制裝置， 所述相位調(diào)制控制裝置控制每個(gè)所述光學(xué)元件，以使每個(gè)所述光學(xué)元件成 為打開模式或者關(guān)閉模式，并將所述參考光調(diào)制為形成規(guī)定的相位圖案的 光。
優(yōu)選布置所述多個(gè)光學(xué)元件，以使相位差為0的光學(xué)元件與相位差為 ^的光學(xué)元件交替地排列，所述相位差0和K即為所述規(guī)定的相位差。
優(yōu)選所述相位調(diào)制控制裝置按照將所述光學(xué)元件組合規(guī)定數(shù)目而成的 每個(gè)單元進(jìn)行控制，以使相位差為0以及相位差為K的光學(xué)元件中的至少 一個(gè)成為關(guān)閉模式。
優(yōu)選所述規(guī)定的相位圖案是以所述單元的規(guī)定數(shù)目的間隔生成相位差 為0或者為^l的光而形成的。
優(yōu)選所述規(guī)定的相位圖案與沃爾什-哈達(dá)馬德變換的矩陣圖案對(duì)應(yīng)。
優(yōu)選所述規(guī)定的相位圖案是在每個(gè)所述單元上隨機(jī)生成相位差為0或 者相位差為K的光而形成的。
優(yōu)選所述相位調(diào)制控制裝置控制每個(gè)所述光學(xué)元件，以使每個(gè)所述光 學(xué)元件隨機(jī)地成為打開模式或者關(guān)閉模式，所述規(guī)定的相位圖案是在每個(gè)
所述光學(xué)元件上隨機(jī)生成相位差為0或者相位差為n的光而形成的。
優(yōu)選所述多個(gè)光學(xué)元件由厚度不同的多個(gè)液晶元件交替地構(gòu)成。 優(yōu)選所述多個(gè)光學(xué)元件包括多個(gè)可動(dòng)反射元件，所述多個(gè)可動(dòng)反射元
件一方面在整體上形成光反射面，而另一方面其每一個(gè)在成為打開模式或
者關(guān)閉模式時(shí)相對(duì)于所述光反射面形成規(guī)定的傾斜角。
優(yōu)選所述多個(gè)可動(dòng)反射元件被構(gòu)成為在將相互鄰接的間距設(shè)為d、將 相對(duì)于所述光反射面的規(guī)定的傾斜角設(shè)為O 、將相對(duì)于所述光反射面的光 的入射角和反射角分別設(shè)為0i和0o、將光的波長(zhǎng)設(shè)為入、以及將m設(shè)為
整數(shù)時(shí)，滿足下式的條件: <formula>formula see original document page 7</formula> [公式2]: <formula>formula see original document page 7</formula>


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式的全息記錄裝置的結(jié)構(gòu)圖2是作為圖1所示全息記錄裝置的主要部分的相位調(diào)制器的平面
圖3是用于說明圖2的相位調(diào)制器的光學(xué)特性的概念圖； 圖4是表示圖2的相位調(diào)制器的光路的光路圖5是用于說明作為本發(fā)明第二實(shí)施方式的全息記錄裝置的主要部分
的相位調(diào)制器的光學(xué)特性的概念圖6是表示圖5的相位調(diào)制器的光路的一例的光路圖7是表示圖5的相位調(diào)制器的光路的其他例的光路圖8是本發(fā)明第三實(shí)施方式的全息記錄裝置的結(jié)構(gòu)圖9是本發(fā)明第四實(shí)施方式的全息記錄裝置的結(jié)構(gòu)圖10是作為圖9所示全息記錄裝置的主要部分的空間光調(diào)制器的平
面圖11是本發(fā)明第五實(shí)施方式的全息記錄裝置的結(jié)構(gòu)圖； 圖12是本發(fā)明第六實(shí)施方式的全息記錄裝置的說明圖； 圖13是用于說明光強(qiáng)度差異的參考例的說明圖； 圖14是本發(fā)明第七實(shí)施方式的全息記錄裝置的說明圖； 圖15是本發(fā)明第八實(shí)施方式的全息記錄裝置的說明圖； 圖16是本發(fā)明第九實(shí)施方式的全息記錄裝置的說明圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。圖1 圖 4示出了本發(fā)明的全息記錄裝置的第一實(shí)施方式。
如圖1所示，全息記錄裝置Al通過相位編碼復(fù)用方式向全息記錄介 質(zhì)B (在該圖中示出其一部分)多重記錄全息圖，其還構(gòu)成為可再現(xiàn)所記
錄的全息圖的結(jié)構(gòu)。該全息記錄裝置A1包括光源l;準(zhǔn)直鏡2;信號(hào)光 和參考光用的第一光束分離器3;擴(kuò)束器4A、 4B;空間光調(diào)制器5;信號(hào) 光和再現(xiàn)光用的第二光束分離器6以及物鏡7;再現(xiàn)光分離用的第三光束
8分離器8;再現(xiàn)用的光檢測(cè)器9;伺服用的聚光透鏡IOA及光檢測(cè)器10; 參考光用的反射板11A、 11B;反射型相位調(diào)制器(光相位調(diào)制裝置) 20;參考光用的第四光束分離器21;參考光用的物鏡22;以及控制相位
調(diào)制器20的驅(qū)動(dòng)控制部(相位調(diào)制控制裝置)30。
全息記錄介質(zhì)B具有將支承基板層100、反射層101、全息記錄層 102、以及透明基板層103按此順序?qū)臃e的構(gòu)造，并被形成為圓盤狀。在 全息記錄層102，通過將信號(hào)光和參考光重疊地照射來記錄由干涉條紋 (頁圖案)構(gòu)成的全息圖。在反射層IOI形成有凹凸坑(emboss pit)(省 略圖示)，由伺服用的光檢測(cè)器10檢測(cè)該凹凸坑引起的反射光的變化， 由此進(jìn)行所說的尋軌控制、調(diào)焦控制、以及傾斜控制等伺服控制。
光源1例如由半導(dǎo)體激光元件構(gòu)成，射出頻帶較窄且干涉性較高的激 光。準(zhǔn)直鏡2將光源l射出的激光轉(zhuǎn)換為平行光。從準(zhǔn)直鏡2射出的平行 光通過第一光束分離器3而被分離為信號(hào)光和參考光。信號(hào)光通過擴(kuò)束器 4A、 4B擴(kuò)大了光束直徑后入射到空間光調(diào)制器5。參考光經(jīng)過反射板 IIA、 11B及第四光束分離器21入射到相位調(diào)制器20。
空間光調(diào)制器5例如由透過型液晶器件構(gòu)成。在該空間光調(diào)制器5 中，入射的信號(hào)光被調(diào)制為與記錄信息相應(yīng)的像素圖案的光。從空間光調(diào) 制器5射出的信號(hào)光透過第二光束分離器6，并且被物鏡7聚光后照射到 全息記錄介質(zhì)B的規(guī)定部位(照射部位)。當(dāng)進(jìn)行再現(xiàn)時(shí)，在作為照射部 位的全息記錄層102通過參考光與全息圖發(fā)生干涉而產(chǎn)生再現(xiàn)光，該再現(xiàn) 光經(jīng)過物鏡7、第二光束分離器6、以及第三光束分離器8被再現(xiàn)用的光 檢測(cè)器9接收。由此，光學(xué)地讀出被記錄為全息圖的信息。另外，當(dāng)進(jìn)行 記錄以及再現(xiàn)時(shí)，在反射層101的凹凸坑反射的光經(jīng)過物鏡7、第二光束 分離器6、第三光束分離器8、以及聚光透鏡IOA被伺服用的光檢測(cè)器10 接收。由此適當(dāng)?shù)卣{(diào)整全息記錄介質(zhì)B的照射部位。
相位調(diào)制器20由具有強(qiáng)介電性液晶分子的反射型液晶器件構(gòu)成。如 在圖2中示出一部分那樣，該相位調(diào)制器20通過將許多作為最小構(gòu)成單 位的液晶元件20p、 20p'形成為柵格狀的排列構(gòu)造而在整體上形成了光反 射面20A。液晶元件20p、 20p，在縱橫方向上排列的間距d例如約為10 20"m，并在各個(gè)液晶元件20p、 20p，的厚度方向上具有在背面一側(cè) 的反射電極基板和入射面一側(cè)的透明電極基板之間封入強(qiáng)介電性液晶分子 的構(gòu)造(省略圖示)。如圖3所示，相對(duì)于一個(gè)液晶元件20p，在另一個(gè) 液晶元件20p，的入射面上形成用于產(chǎn)生相位差7t的相位膜20m，液晶元 件20p相當(dāng)于射出相位差為0的反射光，而液晶元件20p'相當(dāng)于射出相
位差為7t的反射光。
例如，當(dāng)對(duì)相位差為0的液晶元件20p施加了固定電平的電壓時(shí)，該 液晶元件20p成為打開模式，從而相位差為0的光以與入射角e i相等的反 射角9o向規(guī)定的方向反射，當(dāng)不對(duì)液晶元件20p施加電壓時(shí)，該液晶元 件20p成為關(guān)閉模式而遮光，因此不產(chǎn)生反射光。同樣地，當(dāng)對(duì)相位差為 7r的液晶元件20p'施加了固定電平的電壓時(shí)，該液晶元件20p'成為打開
模式，從而相位差為tt的光以與入射角ei相等的反射角e0向規(guī)定的方向
反射，當(dāng)不對(duì)液晶元件20p'施加電壓時(shí)，該液晶元件20p'成為關(guān)閉模 式而遮光，因此不產(chǎn)生反射光。布置這樣的相位差為0的液晶元件20p與 相位差為7r的液晶元件20p'，以使它們交替地構(gòu)成列。
又如圖2所示，例如將上述像素20p、 20p，在縱橫方向上組合10X 10個(gè)而成的每個(gè)單位區(qū)劃作為單元20s，驅(qū)動(dòng)控制部30按照每個(gè)單元20s 來控制相位差為0的液晶元件20p以及相位差為h的液晶元件20p'。具 體地說，當(dāng)進(jìn)行相位調(diào)制時(shí)，形成以下三種類型相位差為0以及相位差 為兀的液晶元件20p、 20p，全部為關(guān)閉模式從而不產(chǎn)生反射光的遮光類型 的單元20s (用畫有陰影線的單元20s表示)，只有相位差為0的像素20p 為打開模式從而產(chǎn)生相位差為0的反射光的0類型的單元20s (用記有0 的單元20s表示)，只有相位差為^的像素20p，為打開模式從而產(chǎn)生相 位差為兀的反射光的e類型的單元20s (用記有n的單元20s表示)。0類 型和jx類型的單元20s在縱橫方向上中間夾著遮光類型的單元20s每隔一 個(gè)地形成。由上述三種類型的單元20s形成相位圖案，例如僅改變0類型 和K類型的單元20s的配置就能夠改變?yōu)槿我獾南辔粓D案。作為特別適于 相位調(diào)制的相位圖案，如在圖2中作為一例示出的那樣，形成如與沃爾什-哈德瑪(Walsh-Hadamard)變換的行列式相對(duì)應(yīng)的相位圖案。如圖3和圖4所示，通過細(xì)微地調(diào)整第四光束分離器21的光反射面 21A (參見圖4)等，參考光向光反射面20A的入射角被調(diào)整為ei。參考 光的反射角與該入射角以光反射面20A的法線Ln為基準(zhǔn)構(gòu)成對(duì)稱的 角，從而入射角0i與反射角0o相等。
從相位調(diào)制器20作為反射光而射出的參考光再次經(jīng)過第四光束分離 器21并透過該第四光束分離器21，進(jìn)而被物鏡22聚光，然后與信號(hào)光重 疊地照射在全息記錄介質(zhì)B的照射部位上。此時(shí)，當(dāng)不改變?nèi)⒂涗浗橘|(zhì) B的照射部位而改變信號(hào)光的像素圖案以及參考光的相位圖案時(shí)，會(huì)在所 述照射部位上多重記錄與像素圖案和相位圖案的干涉情況相對(duì)應(yīng)的各種頁 圖案的全息圖。由此實(shí)現(xiàn)了不伴有機(jī)械驅(qū)動(dòng)的相位編碼復(fù)用方式。另外， 由于參考光總體形成用遮光類型的單元20s稀疏了的相位圖案，因此與遮 光類型以外的Ti類型或者0類型的單元20s相對(duì)應(yīng)的參考光的各個(gè)光線以 比布拉格角較大的入射角入射到全息記錄介質(zhì)上。由此，能夠降低以頁為 單位多重記錄的全息圖的串?dāng)_。
根據(jù)上述的反射型相位調(diào)制器20,單純僅使液晶元件20P、 20P，為 打開/關(guān)閉模式，就能夠?qū)⒖脊庹{(diào)制為期望的相位圖案的光，能夠容易地 進(jìn)行對(duì)各個(gè)液晶元件20p、 20p'的施加電壓的控制。
構(gòu)成液晶元件20p、 20p'的強(qiáng)介電性液晶分子與一般的向列型液晶分 子相比響應(yīng)速度很快。因此，能夠進(jìn)一步高速地切換相位圖案，進(jìn)而能夠 進(jìn)一步提高全息圖的以頁為單位的記錄速度。例如，當(dāng)如以往那樣使用基 于向列型液晶分子的液晶器件時(shí)，頁記錄速度為100pages/sec左右。與其 相比，當(dāng)如本實(shí)施方式那樣使用基于強(qiáng)介電性液晶分子的液晶器件時(shí)，頁 記錄速度為1000 pages/sec左右，能夠進(jìn)一步提高不伴有機(jī)械驅(qū)動(dòng)的相位 編碼復(fù)用方式的優(yōu)點(diǎn)。
因此，根據(jù)本實(shí)施方式的全息記錄裝置Al，能夠使得用來基于相位 編碼復(fù)用方式來進(jìn)行相位調(diào)制的結(jié)構(gòu)或辦法簡(jiǎn)單，進(jìn)而能夠提高全息圖的 記錄速度。
圖5和圖6示出了本發(fā)明全息記錄裝置的第二實(shí)施方式。此外，本實(shí) 施方式的全息記錄裝置整體上具有與圖1所示的全息記錄裝置相同的結(jié)構(gòu)。在下面說明的實(shí)施方式中，對(duì)于與上述的構(gòu)成要素相同或者類似的構(gòu) 成要素，標(biāo)注相同的符號(hào)并省略其說明。
在本實(shí)施方式的全息記錄裝置中，相位調(diào)制器200包括可變形反射鏡
器件。該相位調(diào)制器200包括許多可動(dòng)反射元件200p，這些可動(dòng)反射元件 200p相對(duì)于作為基準(zhǔn)的光反射面200A的法線Ln而分別變化為規(guī)定的傾 斜角±$，并且這些可動(dòng)反射元件200p排列成柵格形狀?？蓜?dòng)反射元件 200p在縱橫方向上排列的間距d例如為13.7um。各個(gè)可動(dòng)反射元件200p 具有與對(duì)角線Ld—致的旋轉(zhuǎn)軸，并通過打開/關(guān)閉控制而以該旋轉(zhuǎn)軸為中 心并以傾斜角+$/—$擺動(dòng)。各個(gè)可動(dòng)反射元件200p的傾斜角$例如為12 °左右。
例如，如圖5中實(shí)線所示，當(dāng)可動(dòng)反射元件200p成為打開模式，并 且參考光以相對(duì)于光反射面200A的入射角6i射入該可動(dòng)反射元件200p 時(shí)，參考光根據(jù)可動(dòng)反射元件200p的傾斜角$而反射，從而參考光向相 對(duì)于光反射面200A而具有出射角0o的方向射出。另一方面，如在該圖中 用假想線所示，在關(guān)閉模式的可動(dòng)反射元件200p中，入射到該可動(dòng)反射 元件200P上的參考光向輪廓線箭頭所示的方向(與出射角化不同的固定 的方向)射出。對(duì)于可動(dòng)反射元件200p，例如也將在縱橫方向上組合10 X10個(gè)而成的每個(gè)單位區(qū)劃作為單元(省略圖示)。
在包括上述的可動(dòng)反射元件200p的相位調(diào)制器200中，通過適當(dāng)?shù)?設(shè)計(jì)相對(duì)于光反射面200A的參考光的入射角0i或元件間的間隔d等來賦 予相位差，相位圖案與圖2所示的一樣，形成以單元為單位的相位圖案。 具體地說，相位差為0的可動(dòng)反射單元200p與相位差為3i的可動(dòng)反射單 元200p通過滿足下述的條件式而交替地構(gòu)成列。其中，將從光源發(fā)射的 光的波長(zhǎng)設(shè)為入，將可動(dòng)反射元件200p彼此之間的間距設(shè)為d，將m設(shè) 為整數(shù)。
這里，在可動(dòng)反射元件200p的傾斜角$、入射角e i、以及出射角e o
之間成立以下的關(guān)系式。[公式4]
例如當(dāng)使用發(fā)出綠色光的光源，并設(shè)定X=0.532/mi， d=13.7/mi， $ =12°時(shí)，調(diào)整為m二7時(shí)的入射角"為19.27°左右，出射角為4.73°左 右。即相對(duì)于光反射面200A而以入射角0i入射的參考光在打開模式的可 動(dòng)反射元件200p上反射并向出射角為的方向射出，如在圖5中作為一 例示出的那樣，當(dāng)沿著與對(duì)角線Ld正交的方向(在圖中為縱向)觀察 時(shí)，相位差為0的可動(dòng)反射元件200p與相位差為T的可動(dòng)反射元件200p 以交替地構(gòu)成列的方式出現(xiàn)。通過僅使上述相位差為0的可動(dòng)反射元件 200p為打開模式來形成O類型的單元，通過僅使相位差為7T的可動(dòng)反射元 件200p為打開模式來形成7T類型的單元。當(dāng)使相位差為0以及相位差為7T 的可動(dòng)反射元件200p全部為關(guān)閉模式時(shí)，形成遮光類型的單元。
例如，當(dāng)使用發(fā)出藍(lán)色光的光源，并且除了人=0.405 ix m以外設(shè)定與 上述相同的條件時(shí)，如在圖7中作為一例示出的那樣，調(diào)整為m=9時(shí)的 入射角e i為28.96°左右，出射角e o為一4.96°左右(以光反射面200A的 法線Ln為對(duì)稱軸而位于與入射角9i為相反的一側(cè))。
從相位調(diào)制器200作為出射角為e0的反射光而射出的參考光再次經(jīng) 過第四光束分離器21并透過該第四光束分離器21，然后與上述實(shí)施方式 同樣地照射到全息記錄介質(zhì)上。
通過包括上述可動(dòng)反射元件200p的相位調(diào)制器200，也能夠單純僅使 可動(dòng)反射元件200p為打開/關(guān)閉模式來將參考光調(diào)制為期望的相位圖案的 光，從而能夠容易地對(duì)各個(gè)可動(dòng)反射元件進(jìn)行打開關(guān)閉的控制。
由于可動(dòng)反射元件200p是超小型的機(jī)械驅(qū)動(dòng)的元件，因此與強(qiáng)介電 性液晶分子相比響應(yīng)速度非?？?。因此，與上述實(shí)施方式相比，能夠更加 高速地切換相位圖案，進(jìn)而能夠進(jìn)一步提高全息圖的以頁為單位的記錄速 度。例如，使用本實(shí)施方式的相位調(diào)制器200的全息記錄裝置的頁記錄速 度約為7000 pages/sec，能夠進(jìn)一步提高相位編碼復(fù)用方式的優(yōu)點(diǎn)。
因此，根據(jù)具有本實(shí)施方式的相位調(diào)制器200的全息記錄裝置，也能 夠使得用來基于相位編碼復(fù)用方式進(jìn)行相位調(diào)制的結(jié)構(gòu)或辦法簡(jiǎn)單，進(jìn)而能夠提高全息圖的記錄速度。
圖8示出了本發(fā)明全息記錄裝置的第三實(shí)施方式。本實(shí)施方式的全息
記錄裝置A3，使用具有強(qiáng)介電性液晶分子的透過型液晶器件作為相位調(diào) 制器20'，并且基本上具有與圖l所示的第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)。透過 相位調(diào)制器20'的參考光經(jīng)由反射板IIC而被導(dǎo)向物鏡22。雖沒有特別 圖示，但由上述透過型液晶器件構(gòu)成的相位調(diào)制器20'也設(shè)有相位膜，以 使相位差為0的液晶元件和相位差為7T的液晶元件交替地排列，并作為基 本的動(dòng)作原理，在透過參考光時(shí)賦予相位差。除此以外，以與先前描述的 第一實(shí)施方式相同的原理來形成相位圖案。因此，根據(jù)本實(shí)施方式的全息 記錄裝置A3，也能夠得到與第一實(shí)施方式相同的效果。
圖9和圖10示出了本發(fā)明全息記錄裝置的第四實(shí)施方式。本實(shí)施方
式的全息記錄裝置A4包括光源l;準(zhǔn)直鏡2;入射來自光源l的幾乎所 有的光的空間光調(diào)制器50;第一中繼透鏡40、 41;記錄再現(xiàn)用的光束分 離器6以及物鏡7;第二中繼透鏡80、 81;再現(xiàn)光分離用的光束分離器 8;再現(xiàn)用的光檢測(cè)器9;伺服用的聚光透鏡IOA及光檢測(cè)器10;以及控
制空間光調(diào)制器50的驅(qū)動(dòng)控制部300。
從光源1射出的激光通過準(zhǔn)直鏡2被轉(zhuǎn)換為平行光，從準(zhǔn)直鏡2射出 的平行光幾乎全部入射到空間光調(diào)制器50?？臻g光調(diào)制器50具有與第二 實(shí)施方式的相位調(diào)制器200相同的結(jié)構(gòu)，由具有許多可動(dòng)反射元件50p的 可變形反射鏡器件構(gòu)成。該空間光調(diào)制器50被構(gòu)成為其一部分作為光相 位調(diào)制裝置而發(fā)揮作用的結(jié)構(gòu)。
如圖10所示，在空間光調(diào)制器50中設(shè)有第一光調(diào)制區(qū)域51A，其
將入射的一部分光調(diào)制為與記錄信息相應(yīng)的像素圖案的光，并將所述調(diào)制 后的光作為信號(hào)光射出；以及第二光調(diào)制區(qū)域51B，其將入射的其余的光 通過相位調(diào)制而調(diào)制為期望的相位圖案P的光，并將所述調(diào)制后的光作為 參考光射出。信號(hào)光以及參考光沿著相同的光路被導(dǎo)向第一中繼透鏡40、 41，進(jìn)而經(jīng)過光束分離器6以及物鏡7并相互重疊地照射在全息記錄介質(zhì) B的規(guī)定部位。
在圖10所示的一例中，第一光調(diào)制區(qū)域51A被設(shè)在光反射面50A的中央部，第二光調(diào)制區(qū)域51B設(shè)在作為上述中央部的外側(cè)的周圍部。作為 其他的例子，也可以與上述相反地將第二光調(diào)制區(qū)域設(shè)在光反射面的中央 部，并將第一光調(diào)制區(qū)域設(shè)在作為中央部的外側(cè)的周圍部，或者例如也可 以將光反射面的一半部分作為第一光調(diào)制區(qū)域，將另一半部分作為第二光
調(diào)制區(qū)域。在這種第二光調(diào)制區(qū)域51B中，通過與先前描述的第二實(shí)施方 式的相位調(diào)制器200相同的設(shè)計(jì)條件以及動(dòng)作原理，形成以粗線框表示的 相位圖案P。因此，相對(duì)于物鏡7和全息記錄介質(zhì)B以傾斜規(guī)定角度地設(shè) 置空間光調(diào)制器50，以使信號(hào)光以及參考光向物鏡7和全息記錄介質(zhì)B垂 直入射。另外，再現(xiàn)用的光檢測(cè)器9也根據(jù)空間光調(diào)制器50的傾斜程度 而傾斜規(guī)定的角度來設(shè)置，以便捕捉正確的圖像。驅(qū)動(dòng)控制部300控制第 一光調(diào)制區(qū)域51A的可動(dòng)發(fā)射元件50p，以生成期望的像素圖案的信號(hào) 光，并控制第二光調(diào)制區(qū)域51B的可動(dòng)發(fā)射元件50p，以生成期望的像素 圖案的參考光。
如上所述，將空間光調(diào)制器50的光反射面50A分為第一光調(diào)制區(qū)域 51A和第二光調(diào)制區(qū)域51B，并通過一個(gè)第二光調(diào)制區(qū)域51B來生成期望 的相位圖案的參考光，在此情況下，也能夠單純僅使可動(dòng)反射元件50p為 打開/關(guān)閉模式來調(diào)制成期望的相位圖案的參考光，從而能夠容易地對(duì)各個(gè) 可動(dòng)反射元件50p進(jìn)行打開關(guān)閉的控制。因此，根據(jù)具有本實(shí)施方式的相 位調(diào)制器50的全息記錄裝置A4，也能夠使得用來基于相位編碼復(fù)用方式 進(jìn)行相位調(diào)制的結(jié)構(gòu)或辦法簡(jiǎn)單，進(jìn)而能夠提高全息圖的記錄速度。
特別是根據(jù)本實(shí)施方式，由于用一個(gè)空間光調(diào)制器50生成期望的像 素圖案的信號(hào)光和相位圖案的參考光，因此通過簡(jiǎn)化光學(xué)系統(tǒng)，能夠容易 地實(shí)現(xiàn)裝置的小型化以及降低成本。
此外，空間光調(diào)制器也可以是被分為第一光調(diào)制區(qū)域和第二光調(diào)制區(qū) 域的液晶器件。
圖11示出了本發(fā)明全息記錄裝置的第五實(shí)施方式。本實(shí)施方式的全 息記錄裝置A5基本上具有與第四實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)，而作為與該第四 實(shí)施方式不同的結(jié)構(gòu)，在再現(xiàn)光分離用的光束分離器8和再現(xiàn)用的光檢測(cè) 器9之間設(shè)置了作為光路調(diào)整元件的棱鏡90。根據(jù)該棱鏡90，由于使再
15現(xiàn)光以規(guī)定角度折射并導(dǎo)入光檢測(cè)器9，以便根據(jù)空間光調(diào)制器50的傾斜
程度來捕捉正確的圖像，因此能夠?qū)⒐鈾z測(cè)器9的受光面設(shè)置為與信號(hào)光 或參考光的光軸方向垂直。通過上述第五實(shí)施方式的全息記錄裝置A5， 也能夠獲得與第四實(shí)施方式相同的效果。
圖12示出了本發(fā)明全息記錄裝置的第六實(shí)施方式。本實(shí)施方式的全 息記錄裝置，在結(jié)構(gòu)上使用了與圖5等中示出的相位調(diào)制器相同的相位調(diào) 制器200，但由驅(qū)動(dòng)控制部控制的相位圖案的生成方式與圖2所示的不 同。
艮P，作為一個(gè)例子，驅(qū)動(dòng)控制部將由符號(hào)200p、 200p，所示的可動(dòng)反 射元件作為最小單位的像素，并按照將這些像素200p、 200p在縱橫方向 上組合4X4個(gè)而成的每個(gè)單元200s、 200s，進(jìn)行控制，以便隨機(jī)生成相 位差為0或者相位差為^的光。具體地說，隨機(jī)形成只有相位差為0的可 動(dòng)反射元件200p成打開模式從而產(chǎn)生相位差為0的光的0類型的單元 200s (用記有0的單元200s表示)、以及只有相位差為的可動(dòng)反射元件 200p'成打開模式從而產(chǎn)生相位差為tt的光的:i類型的單元200s，(用記 有兀的單元200s，表示)。在上述隨機(jī)的相位圖案的情況下，能夠由與散 斑復(fù)用記錄方式相同的原理使用具有散斑狀的相位分布的參考光來多重記 錄全息圖。因此，根據(jù)本發(fā)明的全息記錄裝置，能夠以頁為單位， 一邊切 換為相關(guān)性極低的參考光一邊多重記錄全息圖，因此能夠進(jìn)一步降低被多 重記錄的全息圖的串?dāng)_。
在圖13的(A)和(B)中，作為參考例，示出了以縱橫4X4個(gè)的像 素200p、 200p'構(gòu)成單元200s、 200s，時(shí)的光強(qiáng)度的分布，以及以縱橫2 X2個(gè)的像素200p、 200p，構(gòu)成單元200s、 200s，時(shí)的光強(qiáng)度的分布。通 常，相位調(diào)制器200的像素?cái)?shù)是有限的，因此構(gòu)成一個(gè)單元200s、 200s' 的像素200p、 200p，的數(shù)目越多，相位圖案就越粗糙，但另一方面可以快 速獲得較強(qiáng)的光強(qiáng)度。因此，從光強(qiáng)度的角度來說，構(gòu)成一個(gè)單元200s、 200s，的像素200p、 200p'的數(shù)目越多越好。但是，由于必須使基于相位 差為0和相位差為^的全體像素的光強(qiáng)度分布均勻，因此構(gòu)成一個(gè)單元的
像素優(yōu)選在縱橫各配置偶數(shù)個(gè)。當(dāng)將縱橫各配置偶數(shù)個(gè)像素的部分作為一個(gè)單元時(shí)，相位差為0和相位差為TT的像素?cái)?shù)目必然相同，因此能夠在全 體像素上形成大致均勻的光強(qiáng)度分布。
圖14示出了本發(fā)明全息記錄裝置的第七實(shí)施方式。本實(shí)施方式的全 息記錄裝置，在結(jié)構(gòu)上使用了與圖5等中示出的相位調(diào)制器相同的相位調(diào)
制器200，但由驅(qū)動(dòng)控制部控制的相位圖案的生成方式與圖12所示的不 同。
艮口，驅(qū)動(dòng)控制部按照每個(gè)像素200p、 200p，進(jìn)行控制，以便隨機(jī)生成 相位差為O和相位差為E的光。雖然像素200p、 200p'本身通過將相互鄰 接的間距d設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹担栽谒械南袼?00p、 200p'為打開模式時(shí) 規(guī)律地生成相位差為O和相位差為n的光，但是如在圖14中用陰影線示 出的那樣，通過將規(guī)定數(shù)目的像素200p、 200p'隨機(jī)地設(shè)為關(guān)閉模式，而 在每個(gè)像素200p、 200p'上隨機(jī)生成相位差為O和相位差為ic的光。當(dāng)在 每個(gè)所述像素200p、 200p'上隨機(jī)生成圖案時(shí)，也能夠使用具有散斑狀的 相位分布的參考光來多重記錄全息圖。因此，根據(jù)本實(shí)施方式的全息記錄 裝置，也能夠進(jìn)一步降低被多重記錄的全息圖的串?dāng)_。
圖15示出了本發(fā)明全息記錄裝置的第八實(shí)施方式，圖16示出了本發(fā) 明全息記錄裝置的第九實(shí)施方式。這些實(shí)施方式的全息記錄裝置，在結(jié)構(gòu) 上使用了與在圖9等中示出的空間調(diào)制器相同的空間調(diào)制器50，但是射出 信號(hào)光的第一光調(diào)制區(qū)域51A和射出參考光的第二光調(diào)制區(qū)域51B與圖 10所示的不同。此外，圖15和圖16所示的許多區(qū)劃表示單元50s、 50s，。單元50s用于生成相位差為0的光，畫有陰影線的單元50s，用于 生成相位差為^的光。因此，圖15和圖16所示的相位圖案也按照每個(gè)單 元50s、 50s，隨機(jī)生成相位差為O或者為Ji的光。
如圖15所示，第一光調(diào)制區(qū)域51A設(shè)置在光反射面50A的中央部并 形成為圓形狀，并且第二光調(diào)制區(qū)域51B設(shè)置在作為光反射面50A中央部 的外側(cè)的周圍部并形成為圓環(huán)狀。該第二光調(diào)制區(qū)域51B被設(shè)置為其一部 分脫離光反射面50A，因此參考光以局部缺少四方形的一部分的狀態(tài)被導(dǎo) 向全息記錄介質(zhì)。使用這樣的參考光，也能夠通過由相位差為O或者為" 的光隨機(jī)生成的相位圖案，來在降低串?dāng)_的情況下多重記錄全息圖。另外，如圖16所示，也可以在光反射面50A的中央部呈矩形狀地設(shè) 置第一光調(diào)制區(qū)域51A，并在第一光調(diào)制區(qū)域51A的外側(cè)以圍繞第一光調(diào) 制區(qū)域51A的方式呈矩形環(huán)狀地設(shè)置第二光調(diào)制區(qū)域51B。這樣的區(qū)域分 割方式也能夠在降低串?dāng)_的情況下多重記錄全息像。
權(quán)利要求
1.一種全息記錄裝置，將從光源射出的相干光分離為信號(hào)光和參考光，將一方的信號(hào)光由空間光調(diào)制器調(diào)制后對(duì)全息記錄介質(zhì)進(jìn)行照射，并且將另一方的參考光向所述全息記錄介質(zhì)與所述信號(hào)光重疊地照射，由此在該全息記錄介質(zhì)上記錄全息圖，所述全息記錄裝置的特征在于，包括光相位調(diào)制裝置，包括多個(gè)光學(xué)元件，并在這些光學(xué)元件的每一個(gè)上產(chǎn)生規(guī)定的相位差，所述光學(xué)元件可取如下兩種狀態(tài)使所述參考光向朝向所述全息記錄介質(zhì)的規(guī)定方向透過或者反射的打開模式以及將所述參考光導(dǎo)向所述規(guī)定的方向以外或者遮擋所述參考光的關(guān)閉模式；以及相位調(diào)制控制裝置，控制每個(gè)所述光學(xué)元件，以使每個(gè)所述光學(xué)元件成為打開模式或者關(guān)閉模式，并將所述參考光調(diào)制為形成規(guī)定的相位圖案的光。
2. —種全息記錄裝置，包括空間光調(diào)制器，所述空間光調(diào)制器具有將 從光源射出的相干光的一部分調(diào)制為信號(hào)光并將該信號(hào)光向全息記錄介質(zhì) 射出的第一光調(diào)制區(qū)域、以及將從光源射出的其余的光調(diào)制為參考光并將 該參考光沿與所述信號(hào)光的光路相同的光路射出的第二光調(diào)制區(qū)域，所述 全息記錄裝置通過將所述參考光向所述全息記錄介質(zhì)與所述參考光重疊地 照射，來在全息記錄介質(zhì)上記錄全息圖，所述全息記錄裝置的特征在于，所述第二光調(diào)制區(qū)域如下構(gòu)成其包括多個(gè)光學(xué)元件，并在這些光學(xué) 元件的每一個(gè)上產(chǎn)生規(guī)定的相位差，所述多個(gè)光學(xué)元件可取如下兩種狀 態(tài)使所述參考光向朝向所述全息記錄介質(zhì)的規(guī)定方向透過或者反射的打 開模式以及將所述參考光導(dǎo)向所述規(guī)定方向以外或者遮擋所述參考光的關(guān) 閉模式，并且所述全息記錄裝置包括相位調(diào)制控制裝置，所述相位調(diào)制控制裝置控 制每個(gè)所述光學(xué)元件，以使每個(gè)所述光學(xué)元件成為打開模式或者關(guān)閉模 式，并將所述參考光調(diào)制為形成規(guī)定的相位圖案的光。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全息記錄裝置，其特征在于， 布置所述多個(gè)光學(xué)元件，以使相位差為0的光學(xué)元件與相位差為兀的光學(xué)元件交替地排列，所述相位差0和TI即為所述規(guī)定的相位差。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的全息記錄裝置，其特征在于， 所述相位調(diào)制控制裝置按照將所述光學(xué)元件組合規(guī)定數(shù)目而成的每個(gè)單元進(jìn)行控制，以使相位差為0以及相位差為^的光學(xué)元件中的至少一個(gè) 成為關(guān)閉模式。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的全息記錄裝置，其特征在于， 所述規(guī)定的相位圖案是以所述單元的規(guī)定數(shù)目的間隔生成相位差為0或者為H的光而形成的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的全息記錄裝置，其特征在于， 所述規(guī)定的相位圖案與沃爾什-哈達(dá)馬德變換的矩陣圖案對(duì)應(yīng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的全息記錄裝置，其特征在于， 所述規(guī)定的相位圖案是在每個(gè)所述單元上隨機(jī)生成相位差為0或者相位差為^的光而形成的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的全息記錄裝置，其特征在于， 所述相位調(diào)制控制裝置控制每個(gè)所述光學(xué)元件，以使每個(gè)所述光學(xué)元件隨機(jī)地成為打開模式或者關(guān)閉模式，所述規(guī)定的相位圖案是在每個(gè)所述 光學(xué)元件上隨機(jī)生成相位差為0或者相位差為31的光而形成的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的全息記錄裝置，其特征在于， 所述多個(gè)光學(xué)元件由厚度不同的多個(gè)液晶元件交替地構(gòu)成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的全息記錄裝置，其特征在于，所述多個(gè)光學(xué)元件包括多個(gè)可動(dòng)反射元件，所述多個(gè)可動(dòng)反射元件一 方面在整體上形成光反射面，而另一方面其每一個(gè)在成為打開模式或者關(guān) 閉模式時(shí)相對(duì)于所述光反射面形成規(guī)定的傾斜角。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的全息記錄裝置，其特征在于， 所述多個(gè)可動(dòng)反射元件被構(gòu)成為在將相互鄰接的間距設(shè)為d、將相對(duì)于所述光反射面的規(guī)定的傾斜角設(shè)為O、將相對(duì)于所述光反射面的光的入射角和反射角分別設(shè)為W和00、將光的波長(zhǎng)設(shè)為入 時(shí)，滿足下式的條件以及將m設(shè)為整數(shù)<formula>formula see original document page 4</formula>[公式2]:
全文摘要
一種全息記錄裝置，將從光源射出的相干光分離為信號(hào)光和參考光，將一方的信號(hào)光由空間光調(diào)制器調(diào)制后對(duì)全息記錄介質(zhì)進(jìn)行照射，并且將另一方的參考光向所述全息記錄介質(zhì)與所述信號(hào)光重疊地照射，由此在該全息記錄介質(zhì)上記錄全息圖，所述全息記錄裝置包括光相位調(diào)制裝置，包括多個(gè)光學(xué)元件(20p，20p’)，并在這些光學(xué)元件(20p，20p’)的每一個(gè)上產(chǎn)生規(guī)定的相位差0、π，所述光學(xué)元件可取如下兩種狀態(tài)使所述參考光向朝向所述全息記錄介質(zhì)的規(guī)定方向透過或者反射的打開模式以及將所述參考光導(dǎo)向所述規(guī)定的方向以外或者遮擋所述參考光的關(guān)閉模式；以及相位調(diào)制控制裝置，控制每個(gè)所述光學(xué)元件(20p，20p’)以使每個(gè)所述光學(xué)元件成為打開模式或者關(guān)閉模式，并將所述參考光調(diào)制為形成規(guī)定的相位圖案的光。
文檔編號(hào)G11B7/135GK101310226SQ20068003991
公開日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2006年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月25日
發(fā)明者吉川浩寧, 宇野和史, 山影讓, 巖村康正, 手塚耕一 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社