JP2007041436A - ホログラム記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光学的特性をより高めることができるホログラム記録装置を提供する。
【解決手段】 信号光Ｓを所定の照射部位に収束させる信号光用の対物レンズ７と、この対物レンズ７をホログラム記録媒体Ｂの近傍で保持する信号光用のレンズホルダ７０と、参照光Ｒを信号光Ｓに対して斜光状に進行させながら所定の照射部位に収束させる参照光用の対物レンズ１０Ａ，１０Ｂと、この対物レンズ１０Ａ，１０Ｂをホログラム記録媒体Ｂの近傍で保持する参照光用のレンズホルダ１０とを備えており、かつ、信号光用および参照光用のレンズホルダ７０，１０の少なくともいずれか一方は、他方のレンズホルダから上記所定の照射部位に向けて進む光を遮らないように、部分的に欠けた欠落部７０ａを有している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ホログラム記録媒体にホログラムを記録するためのホログラム記録装置に関する。

従来のホログラム記録装置としては、たとえば特許文献１に開示されたものがある。この種のホログラム記録装置は、基本的には次のような構成からなる。すなわち、ホログラム記録装置は、レーザ光源から出射したレーザ光を信号光と参照光とに分離し、一方の信号光を空間光変調器で変調してホログラム記録媒体に照射するとともに、他方の参照光を上記ホログラム記録媒体上の所定の照射部位で信号光と重なるように照射する。所定の照射部位においては、信号光と参照光とが干渉する結果、干渉縞としてのホログラムが記録される。

このようなホログラム記録装置において光学的特性を高めるには、信号光用および参照光用の対物レンズをホログラム記録媒体の近傍に配置するとともに、信号光と参照光とのなす角度をできる限り小さくし、かつ、信号光用の対物レンズとしてできる限り開口数の大きいレンズを採用すればよい。そのため、たとえば信号光用の対物レンズとしては、複数のレンズを組み合わせることで開口数を大きくとることが可能な複合レンズが一般的に用いられる。
特開２００２−２１６３５９号公報

しかしながら、上記従来のホログラム記録装置では、信号光用および参照光用の対物レンズのそれぞれが円筒状のレンズホルダに保持されているため、信号光と参照光とのなす角度を小さくすればするほど、これらのレンズホルダが互いに干渉することとなり、ホログラム記録媒体に向けて進む光を遮ってしまうおそれがある。すなわち、従来のホログラム記録装置では、２種類の対物レンズをある程度離して配置しなければならないといった難点があり、このような構造上の問題から光学的特性をそれほど高めることができず、記録密度を高めるためにも光学的特性を高める余地があった。

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、光学的特性をより高めることができるホログラム記録装置を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明により提供されるホログラム記録装置は、光源から出射したコヒーレント光を信号光と参照光とに分離し、一方の信号光を空間光変調器で変調してホログラム記録媒体に照射するとともに、他方の参照光を上記ホログラム記録媒体上の所定の照射部位で信号光と重なるように照射することにより、当該所定の照射部位にホログラムを記録するホログラム記録装置であって、上記空間光変調器から出射した信号光を上記所定の照射部位に収束させる信号光用の対物レンズと、上記信号光用の対物レンズを上記ホログラム記録媒体の近傍で保持する信号光用のレンズホルダと、上記参照光を上記信号光に対して斜光状に進行させながら上記所定の照射部位に収束させる参照光用の対物レンズと、上記参照光用の対物レンズを上記ホログラム記録媒体の近傍で保持する参照光用のレンズホルダと、を備えており、かつ、上記信号光用および参照光用のレンズホルダの少なくともいずれか一方は、他方のレンズホルダから上記所定の照射部位に向けて進む光の光路に沿う部位に、部分的に欠けた欠落部を有していることを特徴としている。

好ましい実施の形態としては、上記信号光用の対物レンズは、複数のレンズを組み合わせた複合レンズからなり、上記信号光用のレンズホルダに上記欠落部が形成されている。

他の好ましい実施の形態としては、上記欠落部には、上記信号光用の対物レンズの一部が露出している。

他の好ましい実施の形態としては、上記信号光用および参照光用のレンズホルダは、上記欠落部の近傍において一体化されている。

このような構成によれば、たとえば信号光用のレンズホルダに欠落部を形成した場合、参照光の光路をできるだけ欠落部に接近させることができ、信号光と参照光とのなす角を小さな鋭角として信号光用および参照光用のレンズホルダを互いに近接配置することができる。すなわち、信号光と参照光とのなす角度をできる限り小さくすることで光学的特性をより高めることができ、ひいては記録密度を高めることができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。図１〜３は、本発明に係るホログラム記録装置の一実施形態を示している。

図１に示されているように、本実施形態のホログラム記録装置Ａは、光源１、コリメータレンズ２、第１のビームスプリッタ３、ビームエキスパンダ４Ａ，４Ｂ、空間光変調器５、第２のビームスプリッタ６、信号光用の対物レンズ７、固定ミラー８Ａ，８Ｂ，８Ｃ、記録用のガルバノミラー９、記録時における参照光用の対物レンズ１０Ａ，１０Ｂ、再生用のガルバノミラー１１、再生時における参照光用の対物レンズ１２Ａ，１２Ｂ、およびフォトディテクタ１３を備えて構成されている。信号光用の対物レンズ７は、信号光用のレンズホルダ７０に保持されており、参照光用の対物レンズ１０Ａ，１０Ｂ（１２Ａ，１２Ｂ）も、参照光用のレンズホルダ１０（１２）に保持されている。図示しないその他の構成要素としては、ホログラム記録媒体Ｂを回転ディスクとして回転させるための回転機構や、ホログラム記録媒体Ｂの径方向に対物レンズ７，１０Ａ，１０Ｂ，１２Ａ，１２Ｂなどの光学系を移動させるためのトラッキングサーボ機構を備えている。

このホログラム記録装置Ａに用いられるホログラム記録媒体Ｂは、光透過性を有する２つの保護層９０Ａ，９０Ｂの間に記録層９１をもち、この記録層９１の所定の照射部位に両側から光を照射することができるように構成されている。所定の照射部位には、信号光Ｓと参照光Ｒが所定の角度で交差しながら干渉することで当該角度に応じた干渉縞パターンのホログラムが記録される。これら信号光Ｓと参照光Ｒとのなす角が鋭角状で小さくなればなるほど、信号光Ｓと参照光Ｒとの干渉性が高まり、単位体積当たりのホログラムによる記録量が大きくなる。再生時には、一点鎖線で示すようにホログラム記録媒体Ｂに対して記録時とは反対側から参照光Ｒが照射され、この参照光Ｒに応じてホログラム記録媒体Ｂから発せられる光が再生光Ｐとして対物レンズ７へと進行する。

光源１は、たとえば半導体レーザ素子からなり、記録時および再生時に比較的帯域が狭く干渉性の高いコヒーレント光としてのレーザ光を出射する。コリメータレンズ２は、光源１から出射したレーザ光を平行光に変換する。コリメータレンズ２から出射した平行光は、第１のビームスプリッタ３へと導かれ、この第１のビームスプリッタ３は、入射した平行光を空間光変調器５に向かう信号光Ｓと、これとは別の光路を経て記録用や再生用のガルバノミラー９，１１へと向かう参照光Ｒとに分離する。ビームエキスパンダ４Ａ，４Ｂは、組み合わせレンズからなり、信号光Ｓの径を拡大しつつ当該信号光Ｓを空間光変調器５へと導く。

空間光変調器５は、たとえば液晶表示装置からなり、記録時に入射した光を２次元的な画素パターンを表す光（信号光Ｓ）に変調して出射する。空間光変調器５から出射した信号光Ｓは、第２のビームスプリッタ６を透過して信号光用の対物レンズ７へと導かれ、最終的にホログラム記録媒体Ｂに照射される。

信号光用の対物レンズ７は、図２および図３に一例として示すように、３枚のレンズ７Ａ〜７Ｃを組み合わせた複合レンズからなり、一般的に入射瞳が無限遠に位置するテレセントリック系のレンズ構成である。このようなレンズ構成の対物レンズ７によれば、開口数を大きく設定することができ、収差補正などの点でも光学的に優れたレンズ特性が得られる。なお、信号光用の対物レンズ７は、ホログラム記録媒体Ｂに対して信号光Ｓが略直角（入射角０）に照射されるように信号光用のレンズホルダ７０に保持されている。

信号光用のレンズホルダ７０は、全体的には円筒状を呈し、ホログラム記録媒体Ｂの近傍に配置されている。このレンズホルダ７０には、ホログラム記録媒体Ｂへと進む参照光Ｒの光路側に斜めに切り欠き状となった欠落部７０ａが形成されている。欠落部７０ａには、信号光用の対物レンズ７の一部（図２および図３に示す一例では、レンズ７Ｂ，７Ｃの一部）が露出している。このような対物レンズ７の露出部分は、レンズホルダ７０の内壁に接しないが、露出部分以外のコバ面の大部分がレンズホルダ７０の内壁に接合されているため、レンズホルダ７０に対して対物レンズ７が確実に保持される。このような欠落部７０ａを有するレンズホルダ７０によれば、参照光Ｒの光路をできる限り欠落部７０ａに近付けることができる。

記録時の場合、第１のビームスプリッタ３から出射した参照光Ｒは、固定ミラー８Ａ，８Ｂを介して記録用のガルバノミラー９へと導かれる。記録用のガルバノミラー９は、記録時に参照光Ｒの入射角および反射角を変化させうるものであり、参照光Ｒをホログラム記録媒体Ｂに向けて進行させるように配置されている。参照光用の対物レンズ１０Ａ，１０Ｂは、ホログラム記録媒体Ｂに対して参照光Ｒがある程度の角度で斜光状に照射されるように参照光用のレンズホルダ１０に保持されている。参照光用のレンズホルダ１０は、単純な円筒状を呈し、出射口側（対物レンズ１０Ｂ側）を信号光用のレンズホルダ７０の欠落部７０ａにできる限り近付けた状態でホログラム記録媒体Ｂの近傍に配置されている。すなわち、記録用のガルバノミラー９から出射した参照光Ｒは、参照光用の対物レンズ１０Ａ，１０Ｂを通ってホログラム記録媒体Ｂ上の所定の照射部位で信号光Ｓと重なるように照射される。その際、信号光Ｓに対する参照光Ｒの角度（ホログラム記録媒体Ｂに対する参照光Ｒの入射角に相当）が記録用のガルバノミラー９の動作に応じて異なる複数の角度に変化させられる。これにより、信号光Ｓと参照光Ｒが重なる所定の照射部位には、参照光Ｒの入射角に応じた異なるパターンのホログラムが多重記録される。

再生時の場合、参照光Ｒは、固定ミラー８Ｃを介して再生用のガルバノミラー１１へと導かれる。再生用のガルバノミラー１１は、再生時に参照光Ｒの入射角および反射角を変化させうるように構成されており、記録時とは反対側から参照光Ｒをホログラム記録媒体Ｂに向けて進行させるように配置されている。再生時における参照光用の対物レンズ１２Ａ，１２Ｂもまた、ホログラム記録媒体Ｂに対して参照光Ｒがある程度の角度で斜光状に照射されるようにレンズホルダ１２に保持されている。再生用のガルバノミラー１１から出射した参照光Ｒは、対物レンズ１２Ａ，１２Ｂを通ってホログラム記録媒体Ｂに照射される。再生時には、ホログラム記録媒体Ｂの記録層９１において記録済みのホログラムと干渉するように参照光Ｒが照射される。本実施形態においては、再生時における参照光Ｒを記録時とは正反対の向きをなす共役光として照射しつつ、参照光Ｒの入射角を記録時の入射角に合わせるように再生用のガルバノミラー１１を動作させている。これにより、ホログラム記録媒体Ｂからは、信号光Ｓと同様の画素パターンを含む再生光Ｐが発せられる。

フォトディテクタ１３は、ＣＣＤエリアセンサあるいはＣＭＯＳエリアセンサからなり、再生時に信号光用の対物レンズ７を介して第２のビームスプリッタ６へと戻ってきたホログラム記録媒体Ｂからの再生光Ｐを受光する。このようなフォトディテクタ１３によれば、再生光Ｐの画素パターンに応じた受光信号が得られ、この受光信号に基づいて記録時の画素パターンに対応する情報が再生される。

特に、信号光用のレンズホルダ７０と参照光用のレンズホルダ１０に着目すると、信号光用のレンズホルダ７０の欠落部７０ａに参照光用のレンズホルダ１０の出射口をできる限り近付けた状態で配置することができるため、参照光用のレンズホルダ１０からホログラム記録媒体Ｂへと進む参照光Ｒのいわゆるけられを防ぎつつも、参照光Ｒの入射角をできる限り小さくすることができる。

すなわち、信号光用として単純な円筒状のレンズホルダを用いた場合と比べると、信号光Ｓと参照光Ｒとのなす角度をより小さくすることができる。このように信号光Ｓと参照光Ｒとのなす角度が小さくなればなるほど、所定の照射部位において信号光Ｓと参照光Ｒとの重なる部分が大きくなり、光学的特性を高めて記録密度を向上させる点で有利である。

したがって、本実施形態のホログラム記録装置Ａによれば、参照光用の対物レンズ１０Ｂからホログラム記録媒体Ｂに至る参照光Ｒの光路をできるだけ信号光用のレンズホルダ７０の欠落部７０ａに接近させ、信号光と参照光とのなす角を小さな鋭角として信号光用および参照光用のレンズホルダ７０，１０を互いに近接配置することができるので、信号光Ｓと参照光Ｒとの干渉性などといった光学的特性を高めることができ、ひいては記録密度を高めることができる。

図４は、本発明に係るホログラム記録装置の他の実施形態を示している。なお、先述した実施形態に係るものと同一または類似の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図４に示す構成では、信号光用のレンズホルダ７０の欠落部７０ａ近傍となる適部７０ｂに参照光用のレンズホルダ１０の出射口側が接合されている。このような構成によれば、信号光用の光学系（対物レンズ７とそのレンズホルダ７０）と参照光用の光学系（対物レンズ１０Ａ，１０Ｂとそのレンズホルダ１０）とを一体的な一つの光学パーツとして取り扱うことができ、これらを別個に取り扱う手間をなくすことができる。

なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではない。

上記各実施形態では、信号光用のレンズホルダ７０に欠落部７０ａが形成されているが、もちろん参照光用のレンズホルダに欠落部を形成してもよい。

本発明に係るホログラム記録装置の一実施形態を示す全体構成図である。 図１に示すホログラム記録装置の要部断面図である。 図１に示すホログラム記録装置の要部斜視図である。 本発明に係るホログラム記録装置の他の実施形態を示す要部断面図である。

符号の説明

Ａ ホログラム記録装置
Ｂ ホログラム記録媒体
Ｓ 信号光
Ｒ 参照光
１ 光源
５ 空間光変調器
７ 信号光用の対物レンズ
７０ 信号光用のレンズホルダ
７０ａ 欠落部
１０Ａ，１０Ｂ 参照光用の対物レンズ
１０ 参照光用のレンズホルダ

Claims (4)

1. 光源から出射したコヒーレント光を信号光と参照光とに分離し、一方の信号光を空間光変調器で変調してホログラム記録媒体に照射するとともに、他方の参照光を上記ホログラム記録媒体上の所定の照射部位で信号光と重なるように照射することにより、当該所定の照射部位にホログラムを記録するホログラム記録装置であって、
   上記空間光変調器から出射した信号光を上記所定の照射部位に収束させる信号光用の対物レンズと、
   上記信号光用の対物レンズを上記ホログラム記録媒体の近傍で保持する信号光用のレンズホルダと、
   上記参照光を上記信号光に対して斜光状に進行させながら上記所定の照射部位に収束させる参照光用の対物レンズと、
   上記参照光用の対物レンズを上記ホログラム記録媒体の近傍で保持する参照光用のレンズホルダと、
   を備えており、かつ、
   上記信号光用および参照光用のレンズホルダの少なくともいずれか一方は、他方のレンズホルダから上記所定の照射部位に向けて進む光の光路に沿う部位に、部分的に欠けた欠落部を有していることを特徴とする、ホログラム記録装置。
2. 上記信号光用の対物レンズは、複数のレンズを組み合わせた複合レンズからなり、上記信号光用のレンズホルダに上記欠落部が形成されている、請求項１に記載のホログラム記録装置。
3. 上記欠落部には、上記信号光用の対物レンズの一部が露出している、請求項２に記載のホログラム記録装置。
4. 上記信号光用および参照光用のレンズホルダは、上記欠落部の近傍において一体化されている、請求項２または３に記載のホログラム記録装置。

Images