(57)【要約】  ホログラム記録媒体（Ｂ）に対して記録光（Ｓ）を集光させるホログラム記録用の対物レンズ（７）であって、この対物レンズ（７）は、記録光（Ｓ）を平行光線束として入射させた場合、この平行光線束（Ｓ）に含まれる軸上光線束（Ｓ１）および軸外光線束（Ｓ２〜Ｓ５）をホログラム記録媒体（Ｂ）内でビームウェスト（Ｃ）を形成するように集光させ、かつ、ビームウェスト（Ｃ）を経て次第に収束する軸外光線束（Ｓ２〜Ｓ５）のうち、最大画角をなす軸外光線束（Ｓ５）の軸外像点（ｐ５）とホログラム記録媒体（Ｂ）との距離が最も短くなるように構成されている。
2009054040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラム記録媒体に対して記録光を集光させるホログラム記録用の対物レンズであって、
上記記録光を平行光線束として入射させた場合、この平行光線束に含まれる軸上光線束および軸外光線束を上記ホログラム記録媒体内でビームウェストを形成するように集光させ、かつ、上記ビームウェストを経て次第に収束する上記軸外光線束のうち、最大画角をなす軸外光線束の軸外像点と上記ホログラム記録媒体との距離が最も短くなるように構成されていることを特徴とする、ホログラム記録用の対物レンズ。
【請求項２】
上記記録光に対して入射側の第１レンズと出射側の第２レンズとの組み合わせレンズからなる、請求項１に記載のホログラム記録用の対物レンズ。
【請求項３】
ホログラム記録媒体に対して記録光を集光させるホログラム記録用の対物レンズを備えたホログラム記録装置であって、
上記対物レンズは、上記記録光を平行光線束として入射させた場合、この平行光線束に含まれる軸上光線束および軸外光線束を上記ホログラム記録媒体内でビームウェストを形成するように集光させ、かつ、上記ビームウェストを経て次第に収束する上記軸外光線束のうち、最大画角をなす軸外光線束の軸外像点と上記ホログラム記録媒体との距離が最も短くなるように構成されていることを特徴とする、ホログラム記録装置。
【請求項４】
上記ホログラム記録媒体に上記対物レンズを介して上記記録光を照射する際、この記録光のビームウェストに記録参照光を干渉させるように照射する記録参照光照射手段と、
上記記録参照光に対する位相共役光としての再生参照光を上記ホログラム記録媒体に照射する再生参照光照射手段と、
上記再生参照光の照射によって上記記録光とは逆向きに生じた上記ホログラム記録媒体からの再生光を上記対物レンズを介して受光する再生光受光手段と、
を備えている、請求項３に記載のホログラム記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム記録媒体に用いられるホログラム記録用の対物レンズ、およびこの対物レンズを備えたホログラム記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のホログラム記録装置としては、特許文献１に開示されたものがある。同文献に開示されたホログラム記録装置は、いわゆるコアキシャル方式によりホログラム記録媒体に対してホログラムを記録／再生するものである。このホログラム記録装置は、記録時にホログラム記録媒体に対して参照光および記録光（信号光）を同一の対物レンズを通して照射するように構成されており、再生時には、対物レンズの反対側に配置された集光レンズを通して再生光を受光するように構成されている。【０００３】
図６に示すように、対物レンズ７００は、一般にテレセントリック系をなすように構成されている。テレセントリック系とは、入射瞳もしくは射出瞳のいずれかが無限遠に位置し、光線束をほとんど収束させることなく概ね一定の径を保ちながら進行させる光学系である。図示しない集光レンズも、対物レンズ７００と同様にテレセントリック系をなす。たとえば、射出瞳の位置に空間光変調器５００を配置し、対物レンズ７００の入射面における軸上光線束Ｓ１や軸外光線束Ｓ２の入射径をＤとし、軸上光線束Ｓ１および軸外光線束Ｓ２によって入射瞳の位置に形成されるビームウェストＣの径をｄとした場合、テレセントリック系においては、入射径Ｄ＝ビームウェストＣの径ｄとなる。このビームウェストＣの径ｄ（軸上光線束や軸外光線束の入射径Ｄ）は、対物レンズ７００の物体側開口数をＮＡ、焦点距離をＦとすると、ｄ＝２Ｆ・ＮＡとなる。このようなビームウェストＣの径ｄを小さくするほど、ホログラムが記録される単位区画の大きさを小さくすることができる。そのため、ホログラム記録媒体Ｂは、ビームウェストＣが形成される入射瞳の位置に配置される（図７参照）。【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１３２９６号公報
【０００５】
しかしながら、図７に示すように、異なる画角の軸外光線束Ｓ２，Ｓ３について考察した場合、これらの軸外光線束Ｓ２，Ｓ３がホログラム記録媒体Ｂの保護層Ｂ１を通って記録層Ｂ２に達する際、この保護層Ｂ１の屈折率によって光軸Ｌｘに対する角度が変化するので、各軸外光線束Ｓ２，Ｓ３の主光線Ｌ２，Ｌ３と光軸Ｌｘとの交点となる軸上焦点Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐにずれが生じる。これでは、ホログラム記録媒体Ｂ内に形成されるビームウェストＣが大きくなってしまうので、ホログラム記録の単位区画をそれほど小さくできないという難点があった。
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものである。本発明は、できる限りビームウェストをできる限り小さくすることでホログラム記録の単位区画を小さく形成することができ、ひいてはホログラムの高記録密度化を図ることができるホログラム記録用の対物レンズ、およびこの対物レンズを備えた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。
【０００７】
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。
【０００８】
本発明の第１の側面により提供されるホログラム記録用の対物レンズは、ホログラム記録媒体に対して記録光を集光させるホログラム記録用の対物レンズであって、上記記録光を平行光線束として入射させた場合、この平行光線束に含まれる軸上光線束および軸外光線束を上記ホログラム記録媒体内でビームウェストを形成するように集光させ、かつ、上記ビームウェストを経て次第に収束する上記軸外光線束のうち、最大画角をなす軸外光線束の軸外像点と上記ホログラム記録媒体との距離が最も短くなるように構成されていることを要件としている。
【０００９】
好ましくは、上記記録光に対して入射側の第１レンズと出射側の第２レンズとの組み合わせレンズからなる。
【００１０】
本発明の第２の側面により提供されるホログラム記録装置は、ホログラム記録媒体に対して記録光を集光させるホログラム記録用の対物レンズを備えたホログラム記録装置であって、上記対物レンズは、上記記録光を平行光線束として入射させた場合、この平行光線束に含まれる軸上光線束および軸外光線束を上記ホログラム記録媒体内でビームウェストを形成するように集光させ、かつ、上記ビームウェストを経て次第に収束する上記軸外光線束のうち、最大画角をなす軸外光線束の軸外像点と上記ホログラム記録媒体との距離が最も短くなるように構成されていることを要件としている。
【００１１】
好ましくは、上記ホログラム記録媒体に上記対物レンズを介して上記記録光を照射する際、この記録光のビームウェストに記録参照光を干渉させるように照射する記録参照光照射手段と、上記記録参照光に対する位相共役光としての再生参照光を上記ホログラム記録媒体に照射する再生参照光照射手段と、上記再生参照光の照射によって上記記録光とは逆向きに生じた上記ホログラム記録媒体からの再生光を上記対物レンズを介して受光する再生光受光手段と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明が適用された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２】図１のホログラム記録装置に備えられた対物レンズの光路図である。
【図３】本実施形態による例と従来例とを比較した説明図である。
【図４】本実施例に係る対物レンズの参考的な光路図である。
【図５】本実施形態に係る対物レンズの参考的な光路図である。
【図６】従来のホログラム記録装置に備えられた対物レンズの光路図である。
【図７】図６に示す対物レンズの詳細な光路図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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および図２は、本発明が適用されたホログラム記録装置および対物レンズの一実施形態を示している。【００１４】
図１に示すように、ホログラム記録装置Ａは、ホログラム記録媒体Ｂに対して記録光Ｓを集光させながら記録参照光Ｒｓを照射し、これにより単位記録区画Ｘにホログラムを記録するとともに、再生時には記録参照光Ｒｓに対する位相共役光としての再生参照光Ｒｐをホログラム記録媒体Ｂに照射し、単位記録区画Ｘからの再生光Ｐを受光してホログラムを再生するものである。【００１５】
ホログラム記録装置Ａは、光源１、コリメータレンズ２、ビームスプリッタ３、記録ズームレンズ４、空間光変調器５、ハーフミラー６、本発明が適用された対物レンズ７、第１の反射部材８、参照ズームレンズ９、記録用のガルバノミラー１０、第２の反射部材１１、再生用のガルバノミラー１２、および再生用の撮像素子２０を有して構成される。光源１、コリメータレンズ２、ビームスプリッタ３、第１の反射部材８、参照ズームレンズ９、および記録用のガルバノミラー１０は、ホログラム記録媒体Ｂに対物レンズ７を介して記録光Ｓを照射する際、記録光Ｓに対して記録参照光Ｒｓを干渉させるように照射する記録参照光照射手段を実現している。光源１、コリメータレンズ２、ビームスプリッタ３、第１の反射部材８、参照ズームレンズ９、第２の反射部材１１、および再生用のガルバノミラー１２は、記録参照光Ｒｓに対する位相共役光としての再生参照光Ｒｐをホログラム記録媒体Ｂに照射する再生参照光照射手段を実現している。ハーフミラー６および撮像素子２０は、再生参照光Ｒｐの照射によって記録光Ｓとは逆向きに生じたホログラム記録媒体Ｂからの再生光Ｐを対物レンズ７を介して受光する再生光受光手段を実現している。【００１６】
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９０の間に記録層９１をもち、この記録層９１に対して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。記録層９１には、記録光Ｓと記録参照光Ｒｓとが干渉することで単位記録区画Ｘが形成され、この単位記録区画ごとにホログラムが記録される。再生時には、破線で示すように単位記録区画Ｘに対して記録時とは反対側から再生参照光Ｒｐが照射され、この再生参照光Ｒｐがホログラムに干渉することで回折光が生じる。この回折光が記録光Ｓとは逆向きに対物レンズ７を透過し、再生光Ｐとして撮像素子２０に受光される。【００１７】
光源１は、たとえば半導体レーザ素子からなり、比較的帯域が狭く干渉性の高い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、ビームスプリッタ３によって記録光Ｓと参照光Ｒに分離される。記録光Ｓは、記録ズームレンズ４によってビーム径が拡大された後、空間光変調器５に入射する。参照光Ｒは、記録時に記録参照光Ｒｓとして、第１の反射部材８、参照ズームレンズ９、および記録用のガルバノミラー１０を順に経てホログラム記録媒体Ｂに照射される。また、参照光Ｒは、再生時に再生参照光Ｒｐとして、第１の反射部材８、参照ズームレンズ９、第２の反射部材１１、および再生用のガルバノミラー１２を順に経てホログラム記録媒体Ｂに照射される。記録参照光Ｒｓと再生参照光Ｒｐとは、互いに位相共役な関係にあり、それぞれが対応するガルバノミラー１０，１２によってホログラム記録媒体Ｂに対する入射角が変化させられる。これにより、単位記録区画Ｘには、記録参照光Ｒｓの入射角に応じて複数のホログラムが多重記録され、再生時には、単位記録区画Ｘから再生参照光Ｒｐの入射角に応じて複数のホログラムが読み出される。【００１８】
空間光変調器５は、たとえば透過型の液晶デバイスからなる。この空間光変調器５では、入射した記録光Ｓが記録すべき情報に応じた画素パターンの光に変調される。空間光変調器５から出射した記録光Ｓは、対物レンズ７を介してホログラム記録媒体Ｂの記録層９１で記録参照光Ｒｓと干渉するように照射される。これにより、記録層９１には、ホログラムが記録された部分として単位記録区画Ｘが形成される。再生時には、単位記録区画Ｘに記録済みのホログラムと再生参照光Ｒｐとが干渉することにより、回折光として再生光Ｐが生じ、この再生光Ｐが記録光Ｓとは逆向きに対物レンズ７を通ってハーフミラー６で反射させられる。これにより、再生光Ｐは、再生用の撮像素子２０で受光され、単位記録区画Ｘに記録されたホログラムが読み出される。【００１９】
対物レンズ７は、図２に一例として示すように、記録光Ｓに対して入射側の第１レンズ７０と、出射側の第２レンズ７１とからなる。第１レンズ７０は、凸メニスカスレンズであり、第２レンズ７１は、概ね平凸レンズ７２になっている。このような対物レンズ７には、空間光変調器５から出射した記録光Ｓが平行光線束として入射する。空間光変調器５と対物レンズ７との距離は、対物レンズ７の前側焦点距離に相当する。記録光Ｓの平行光線束には、対物レンズ７の光軸Ｌｘに主光線が一致する軸上光線束Ｓ１と、その光軸Ｌｘからそれぞれ異なる距離だけ離れた複数の軸外光線束Ｓ２〜Ｓ５とが含まれる。軸上光線束Ｓ１および軸外光線束Ｓ２〜Ｓ５は、記録層９１においてビームウェストＣを形成するように対物レンズ７によって集光させられる。さらに、軸上光線束Ｓ１は、ホログラム記録媒体Ｂに対して対物レンズ７とは反対側の軸上像点ｐ１に収束させられる一方、軸外光線束Ｓ２〜Ｓ５は、軸外像点ｐ２〜ｐ５に収束させられる。特に、対物レンズ７によって最大画角をなすように屈折させられる軸外光線束Ｓ５は、ホログラム記録媒体Ｂとの距離が最も短くなる軸外像点ｐ５に収束させられる。このようにしてビームウェストＣが形成された記録層９１の部分に単位記録区画Ｘが形成される。【００２０】
この対物レンズ７では、軸外光線束Ｓ２〜Ｓ５がホログラム記録媒体Ｂの保護層９０を通って記録層９１に達する際、この保護層９０の屈折率によって光軸Ｌｘに対する角度が変化する。これら複数の軸外光線束Ｓ２〜Ｓ５のうち、最大画角の軸外光線束Ｓ５については、軸外像点ｐ５がホログラム記録媒体Ｂに対して最も近い位置に形成される。すなわち、対物レンズ７は、最大画角の軸外光線束Ｓ５を最も大きい入射角でホログラム記録媒体Ｂに入射させ、その軸外光線束Ｓ５を強く収束させるような光学特性をもつ。そのため、軸外光線束Ｓ３，Ｓ５の主光線Ｌ３，Ｌ５と光軸Ｌｘとの交点となる軸上焦点ｆにほとんどずれが無い。これにより、軸上焦点ｆ付近に形成されるビームウェストＣは、記録層９１内に比較的小さく形成される。【００２１】
次に、対物レンズ７の特性について従来例と比較しながら説明する。【００２２】
図３は、ビームウェストＣによってホログラムの単位記録区画Ｘを形成した後、その単位記録区画ＸのＸ軸方向の輝度を観察した場合を示している。従来例は、図６に示す従来のテレセントリック系の対物レンズ７００を用いた場合を示している。図３に示すように、本実施形態の対物レンズ７によれば、従来の対物レンズ７００よりも単位記録区画Ｘに相当する部分の輝度分布が小さい。これは、ビームウェストＣが従来よりも小さくなっていることを意味する。【００２３】
また、本実施形態の対物レンズ７によれば、最大画角の軸外光線束Ｓ５は、他の軸外光線束Ｓ２〜ｐ４よりも強く収束させられるため、ビームウェストＣの形成位置においては、最大画角の軸外光線束Ｓ５の光束密度が比較的高くなる。これにより、ビームウェストＣによって形成される単位記録区画Ｘには、全体として均一な光強度でホログラムが記録され、再生時には、単位記録区画Ｘの中心部から外周部にかけて十分な光強度の再生光Ｐがもたらされるといった相乗効果もある。【００２４】
参考として図４および図５は、記録光ＳのビームウェストＣがホログラム記録媒体Ｂからずれるように対物レンズ７に対してホログラム記録媒体Ｂを配置した場合を示している。これらの図に示すように、ビームウェストＣがホログラム記録媒体Ｂの外側に形成されるようにしても、最大画角をなす軸外光線束Ｓ５の軸外像点ｐ５は、他の軸外光線束Ｓ２〜ｐ４の軸外像点ｐ２〜ｐ４よりホログラム記録媒体Ｂに対して最も近い位置に形成される。このような対物レンズ７を適用することにより、記録光ＳによるビームウェストＣをできる限り小さくすることができる。【００２５】
したがって、本実施形態の対物レンズ７によれば、できる限りビームウェストＣを小さくすることでホログラムの単位記録区画Ｘをより小さく形成することができ、ひいてはホログラムの高記録密度化を図ることができる。【００２６】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。【００２７】
上記実施形態で示した構成は、あくまでも一例にすぎず、仕様に応じて適宜設計変更することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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2009054040.tif 000011