(57)【要約】【課題】簡単な光学系で要素ホログラムを形成するホログラフィック記録装置及び要素ホログラム形成方法を提供する。【解決手段】レーザ光源から出射したレーザビームを、そのビーム径を拡大して擬似平行光としてから、ホログラフィック記録媒体１４の記録層１５に対して、その一方の面側から球面波である参照光として垂直に入射し、記録層１５を透過した参照光を擬似平行光とし、これを反射型空間光変調器３６Ｒ（３６Ｇ、３６Ｂ）により空間変調して信号光とし、この信号光を平行光としてから、記録層１５と参照光との交差する位置に向けて、ホログラフィック記録媒体１４の他方の面側から記録層１５に球面波として集光し、垂直に入射して、参照光と干渉させ、要素ホログラムを形成する装置及び方法。【選択図】図１
2011186309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源から出射したレーザビームのビーム径を拡大して擬似平行光とする拡大光学系、および、前記拡大されたビーム径の擬似平行光を、ホログラフィック記録媒体の記録層に向かって集光される参照光として、前記記録層の一方の面側から垂直に入射させる参照光学系対物レンズを備えた参照光学系と、
前記記録層を透過して他方の面側に出射した参照光を擬似平行光とする情報光学系対物レンズ、及び、この擬似平行光を反射するときに空間変調して信号光とする反射型空間光変調器を備え、前記信号光を前記情報光学系対物レンズにより、前記記録層と前記参照光とが交差する位置に集光する情報光学系と、を有してなり、
前記参照光学系対物レンズ及び情報光学系対物レンズは、平行光を、前記記録層に合焦させる焦点距離を有し、
前記参照光学系と前記情報光学系とは、前記ホログラフィック記録媒体を間にして配置され、前記参照光と前記信号光とを前記記録層中で、前記参照光のビーム径が前記信号光のビーム径以上となる状態で干渉するように構成されたホログラフィック記録装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記情報光学系は、前記反射型空間光変調器の、前記情報光学系対物レンズ側の表面に設けられ、前記情報光学系対物レンズを通って形成された前記擬似平行光を、前記反射型空間光変調器の反射面に向けて屈折させ、且つ、反射して形成された信号光を屈折して平行光とする矯正凸レンズを有することを特徴とするホログラフィック記録装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記参照光学系対物レンズと情報光学系対物レンズとは、少なくとも開口数ＮＡ及び焦点距離を含む光学特性が等しくされたことを特徴とするホログラフィック記録装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記参照光学系及び前記情報光学系は、前記ホログラフィック記録媒体の一方の面側と他方の面側とに、対向して配置され、
前記ホログラフィック記録媒体は、Ｘ／Ｙステージ上に配置されて、Ｘ／Ｙ平面に沿って、前記参照光学系及び前記情報光学系に対して相対的に変位可能とされたことを特徴とするホログラフィック記録装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記ホログラフィック記録媒体は円筒形状に形成されていて、前記参照光学系及び前記情報光学系は、前記円筒形状のホログラフィック記録媒体の外側及び内側に前記記録層を挟んで対向して配置され、前記ホログラフィック記録媒体は円周方向に回転自在、且つ、軸方向に変位可能であって、前記参照光学系及び前記情報光学系に対して相対的に変位可能とされたことを特徴とするホログラフィック記録装置。
【請求項６】
レーザ光源から出射したレーザビームを、ビーム径が拡大した擬似平行光とする過程と、
この擬似平行光を、平行光をホログラフィック記録媒体の記録層に合焦する焦点距離の参照光学系対物レンズにより、前記記録層に向けて集光し、参照光として、一方の面側から、該記録層に垂直に入射する過程と、
前記ホログラフィック記録媒体を透過した前記参照光を、前記記録層からの発散光を平行光とする焦点距離の情報光学系対物レンズにより擬似平行光とする過程と、
該擬似平行光を、反射型空間光変調器により、前記記録層に向けて垂直に反射し、この反射のとき空間変調して信号光を形成する過程と、
前記信号光を、前記記録層と前記参照光との交差する位置に合焦する、前記ホログラフィック記録媒体の他方の面側から前記記録層に入射して、この記録層中で、前記参照光と干渉させる過程と、を有してなり、
前記干渉の際に、前記記録層における、前記参照光のビーム径が前記信号光のビーム径以上となるようにされたことを特徴とする要素ホログラム記録方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記信号光を形成する過程は、前記反射型空間光変調器の、入射側の表面に設けられた矯正凸レンズにより、入射する前記擬似平行光を、前記反射型空間光変調器の反射面に向けて屈折させる過程、を有してなり、前記記録層と前記参照光との交差する位置に、前記信号光を合焦する過程は、前記空間光変調器により反射して形成された信号光を、前記矯正凸レンズにより屈折して平行光とする過程を有することを特徴とする要素ホログラム記録方法。
【請求項８】
請求項６又は７において、
前記ホログラフィック記録媒体の記録層に合焦する参照光として、一方の面側から、該記録層に垂直に入射する過程は、前記拡大されたビーム径のレーザビームを発散光とする過程を含むことを特徴とする要素ホログラム記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィック記録媒体に要素ホログラムを記録するためのホログラフィック記録装置及び要素ホログラム記録方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、要素ホログラムを用いて３次元画像を表示する技術は良く知られている。この際に、要素ホログラムを記録する技術としては、例えば特許文献１に開示されるように、画像情報を有する物体光の集束光と、参照光の平面波とを、ホログラフィック記録媒体における記録層中で干渉させ、要素ホログラムを形成することが知られている。
【０００３】
この特許文献１記載の要素ホログラム形成方法では、レーザ光源から出射した光をビームスプリッタにより、物体光と参照光とに分離し、これらを、ホログラフィック記録媒体の両側から入射して、記録層中で干渉させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０３−２４９６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に開示された技術では、ビームスプリッタで分離した物体光と参照光の２光束を、ホログラフィック記録媒体の上下に配置された物体光学系及び参照光学系により記録層の両側から入射させる構成であるために、光学系が複雑になり、且つそれぞれの装置容積も大きくなってしまうという問題点がある。更に、光学系が複雑であるために、光軸のアライメントが容易ではなく、結果として要素ホログラムによる３次元画像の形成が高コストとなってしまうという問題点がある。
【０００６】
また、要素ホログラムの記録時に、レーザビームを平行光とし、これを平面波である参照光として用いているので、再生時にレーザビームを平行光とする光学系が必要となり、厳密に平行光を形成するには、Ｒ、Ｇ、Ｂ、の各色毎にレーザ光源及び平行光学系が必要となり、再生装置のコスト増大、大型化の原因となってしまう。
【０００７】
本発明は、簡単な光学系で、装置容積を大きくすることなく、且つ低コストで要素ホログラムを形成することができるホログラフィック記録装置及び要素ホログラム形成方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、白色レーザ光源を用いて再生可能なホログラムを記録できるホログラフィック記録装置及び要素ホログラム形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、下記の実施例により上記課題を解決することができる。
【００１０】
（１）レーザ光源から出射したレーザビームのビーム径を拡大して擬似平行光とする拡大光学系、および、前記拡大されたビーム径の擬似平行光を、ホログラフィック記録媒体の記録層に向かって集光される参照光として、前記記録層の一方の面側から垂直に入射させる参照光学系対物レンズを備えた参照光学系と、前記記録層を透過して他方の面側に出射した参照光を擬似平行光とする情報光学系対物レンズ、及び、この擬似平行光を反射するときに空間変調して信号光とする反射型空間光変調器を備え、前記信号光を前記情報光学系対物レンズにより、前記記録層と前記参照光とが交差する位置に集光する情報光学系と、を有してなり、前記参照光学系対物レンズ及び情報光学系対物レンズは、平行光を、前記記録層に合焦させる焦点距離を有し、前記参照光学系と前記情報光学系とは、前記ホログラフィック記録媒体を間にして配置され、前記参照光と前記信号光とを前記記録層中で、前記参照光のビーム径が前記信号光のビーム径以上となる状態で干渉するように構成されたホログラフィック記録装置。
【００１１】
（２）前記情報光学系は、前記反射型空間光変調器の、前記情報光学系対物レンズ側の表面に設けられ、前記情報光学系対物レンズを通って形成された前記擬似平行光を、前記反射型空間光変調器の反射面に向けて屈折させ、且つ、反射して形成された信号光を屈折して平行光とする矯正凸レンズを有することを特徴とする（１）に記載のホログラフィック記録装置。
【００１２】
（３）前記参照光学系対物レンズと情報光学系対物レンズとは、少なくとも開口数ＮＡ及び焦点距離を含む光学特性が等しくされたことを特徴とする（１）又は（２）に記載のホログラフィック記録装置。
【００１３】
（４）前記参照光学系及び前記情報光学系は、前記ホログラフィック記録媒体の一方の面側と他方の面側とに、対向して配置され、前記ホログラフィック記録媒体は、Ｘ／Ｙステージ上に配置されて、Ｘ／Ｙ平面に沿って、前記参照光学系及び前記情報光学系に対して相対的に変位可能とされたことを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のホログラフィック記録装置。
【００１４】
（５）前記ホログラフィック記録媒体は円筒形状に形成されていて、前記参照光学系及び前記情報光学系は、前記円筒形状のホログラフィック記録媒体の外側及び内側に前記記録層を挟んで対向して配置され、前記ホログラフィック記録媒体は円周方向に回転自在、且つ、軸方向に変位可能であって、前記参照光学系及び前記情報光学系に対して相対的に変位可能とされたことを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のホログラフィック記録装置。
【００１５】
（６）レーザ光源から出射したレーザビームを、ビーム径が拡大した擬似平行光とする過程と、この擬似平行光を、平行光をホログラフィック記録媒体の記録層に合焦する焦点距離の参照光学系対物レンズにより、前記記録層に向けて集光し、参照光として、一方の面側から、該記録層に垂直に入射する過程と、前記ホログラフィック記録媒体を透過した前記参照光を、前記記録層からの発散光を平行光とする焦点距離の情報光学系対物レンズにより擬似平行光とする過程と、該擬似平行光を、反射型空間光変調器により、前記記録層に向けて垂直に反射し、この反射のとき空間変調して信号光を形成する過程と、前記信号光を、前記記録層と前記参照光との交差する位置に合焦する、前記ホログラフィック記録媒体の他方の面側から前記記録層に入射して、この記録層中で、前記参照光と干渉させる過程と、を有してなり、前記干渉の際に、前記記録層における、前記参照光のビーム径が前記信号光のビーム径以上となるようにされたことを特徴とする要素ホログラム記録方法。
【００１６】
（７）前記信号光を形成する過程は、前記反射型空間光変調器の、入射側の表面に設けられた矯正凸レンズにより、入射する前記擬似平行光を、前記反射型空間光変調器の反射面に向けて屈折させる過程、を有してなり、前記記録層と前記参照光との交差する位置に、前記信号光を合焦する過程は、前記空間光変調器により反射して形成された信号光を、前記矯正凸レンズにより屈折して平行光とする過程を有することを特徴とする（６）に記載の要素ホログラム記録方法。
【００１７】
（８）前記ホログラフィック記録媒体の記録層に合焦する参照光として、一方の面側から、該記録層に垂直に入射する過程は、前記拡大されたビーム径のレーザビームを発散光とする過程を含むことを特徴とする（６）又は（７）に記載の要素ホログラム記録方法。
【発明の効果】
【００１８】
この発明は、光分離素子を用いたりすることなく、簡単に、要素ホログラムを形成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１に係るホログラフィック記録装置を示す光学系統図
【図２】本発明の実施例１に係るホログラフィック記録装置における制御系を示すブロック図
【図３】同実施例１のホログラフィック記録装置の要部を拡大して示す断面図
【図４】本発明の実施例２に係るホログラフィック記録装置の要部を拡大して示す図３と同様の断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
実施例１に係るホログラフィック記録装置１０は、図１に示されるように、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）のレーザ光を出射するレーザダイオード１２Ｒ、１２Ｇ、及び１２Ｂを含むレーザユニット１２と、ホログラフィック記録媒体１４と、前記３色のレーザダイオード１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂからのレーザ光を、参照光として記録層１５にその一方の面側（図１において上面側）から垂直に入射させ、この入射光の他方の面側（下面側）への透過光を情報が付与された信号光とし、これをホログラフィック記録媒体１４の他方の面側（下面側）から記録層１５に入射させて参照光との干渉を生じるようにした光学ユニット１６と、レーザユニット１２及び光学ユニット１６を制御するための制御ユニット１８と、を備えて構成されている。
【００２２】
光学ユニット１６は、参照光学系ユニット２０と情報光学系ユニット２２とから構成されている。参照光学系ユニット２０は、レーザダイオード１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂからの出射光の光路上に、これらに対応して配置された参照光学系２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂから構成されている。
【００２３】
参照光学系２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂは、それぞれ、レーザダイオード１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂからのレーザ光に対応してレーザダイオード側から、１／２波長板２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂと、偏光フィルタ２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂと、拡大光学系２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂと、参照光学系対物レンズ２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂとを備えて構成されている。
【００２４】
又、これら参照光学系２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂは、図１に示されるように、ホログラフィック記録媒体１４の記録層１５に対して、該ホログラフィック記録媒体１４の一方の面側から、垂直に、レーザダイオード１２Ｒ、１２Ｇ、１２ＢからのＲ、Ｇ、Ｂの三色のレーザ光を、球面波の参照光として入射するように構成されている。
【００２５】
１／２波長板２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂはそれぞれ、タイミングコントローラ２８（説明後述）により駆動されるようになっている。ホログラフィック記録媒体１４は、基板１４Ａ上にＢ、Ｒ、Ｇの三色のレーザ光に対応して、Ｂ層１５Ｂ、Ｇ層１５Ｇ、Ｒ層１５Ｒをこの順で積層した記録層１５を設けたものである。
【００２６】
拡大光学系２５Ｒは、偏光フィルタ２４Ｒを通ったレーザ光を発散光とする凸レンズ２６Ｒと、発散光を擬似平行光とするコリメータレンズ２７Ｒと、擬似平行光をＲ層１５Ｒに集光させる参照光学系対物レンズ２９Ｒとから構成されている。同様に、拡大光学系２５Ｇは、凸レンズ２６Ｇとコリメータレンズ２７Ｇから構成され、拡大光学系２５Ｂは、凸レンズ２６Ｂとコリメータレンズ２７Ｂから構成されている。
【００２７】
ここで、擬似平行光とは、平行光よりもわずかに発散状態又は収束状態で、レンズにより平行光に矯正可能な光ビームをいう。
【００２８】
前記参照光学系対物レンズ２９Ｒ、参照光学系対物レンズ２９Ｇ、参照光学系対物レンズ２９Ｂは、対応するＲ、Ｇ、Ｂの色の平行光を記録層１５における対応するＲ層１５Ｒ、Ｇ層１５Ｇ、Ｂ層１５Ｂに、それぞれ合焦する焦点距離を有している。
【００２９】
情報光学系ユニット２２は、Ｒ、Ｇ、Ｂのレーザ光に対応する、情報光学系２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂから構成されている、又、情報光学系２２Ｒは、レーザダイオード１２Ｒから出射して、記録層１５を垂直に透過した参照光（発散光）を擬似平行光とする情報光学系対物レンズ３４Ｒと、この情報光学系対物レンズ３４Ｒにより形成された擬似平行光を垂直に反射し、該擬似平行光に情報を付与して信号光とする反射型空間光変調器（以下ＳＬＭ）３６Ｒと、反射型ＳＬＭ３６Ｒの光入射面（情報光学系対物レンズ３４Ｒ側の表面）に設けられた矯正凸レンズ３８Ｒと、から構成されていて、信号光を、参照光学系２０Ｒにより導かれた参照光とＲ層１５Ｒとの交点に向けて集光する球面波とするようにされている。この実施例において、反射型ＳＬＭ３６ＲはＤＭＤ（ディジタルマイクロミラーデバイス；商標）とされている。
【００３０】
情報光学系対物レンズ３４Ｒは、ＳＬＭ３６Ｒ側からの平行光を、Ｒ層１５Ｒに合焦する焦点距離を有していて、その焦点は、平行光を参照光学系対物レンズ２９Ｒにより合焦させたときの焦点と共通となるようにされている。
【００３１】
他の情報光学系２２Ｇ及び２２Ｂは、情報光学系２２Ｒとほぼ同一の構成であり、情報光学系２２Ｒの構成要素である符号３４Ｒ、３６Ｒ、３８ＲのそれぞれのＲをＧ又はＢに変えて記載し、説明を省略するものとする。
【００３２】
ホログラフィック記録媒体１４は、Ｘ／Ｙステージ４０によって同一平面内で、光学ユニット１６に対してＸ／Ｙ方向に駆動されるようになっている。
【００３３】
次に、図１及び図２を参照して、制御ユニット１８について説明する。
【００３４】
制御ユニット１８は、図１に示されるように、システムコントローラ４２と、タイミングコントローラ２８とから構成されている。
【００３５】
レーザユニット１２のレーザダイオード１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂに対してレーザパルスコントロール信号を出力して、Ｒ、Ｇ、Ｂのレーザ光の発光タイミング、パルス数制御による記録パワーの制御をするようにされている。
【００３６】
又、タイミングコントローラ２８は、Ｘ／Ｙステージ４０に、ホログラフィック記録媒体１４のＸＹ平面（上面又は下面と平行な平面）における位置を制御するステージコントロール信号を出力するようにされ、且つ、１／２波長板２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂに対して、これを駆動することによって、レーザ光の記録パワーを設定するパワーセッティング信号を出力するようにされている。
【００３７】
システムコントローラ４２は、反射型ＳＬＭ３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂに対して、表示するイメージの信号、即ち、イメージデータ信号を出力するためのシグナルプロセッサ４２Ａと、このシグナルプロセッサ４２Ａ、タイミングコントローラ２８及びレーザユニット１２を制御するための制御ソフトを有する制御ソフトウェア格納部４２Ｂと、この制御ソフトウェア格納部４２Ｂに対して出力するイメージ信号を格納するイメージファイル４２Ｃと、を備えている。
【００３８】
次に、図１、図３を参照して、レーザダイオード１２Ｒから出力されたレーザ光により、Ｒ層１５Ｒに要素ホログラムを形成する過程及び光学系の詳細について説明する。
【００３９】
レーザダイオード１２Ｒから出力された赤色のレーザ光は、１／２波長板２３Ｒ及び偏光フィルタ２４Ｒを経て、拡大光学系２５Ｒに入射する。
【００４０】
この拡大光学系２５Ｒでは、赤色のレーザ光が、凸レンズ２６Ｒにより発散光とされ、更に、コリメータレンズ２７Ｒによって、発散光から、図３に拡大して示されるように、平行光よりもわずかに発散している擬似平行光とされ、次いで、参照光学系対物レンズ２９ＲによってＲ層１５Ｒに向けて集光され、参照光として、ホログラフィック記録媒体１４の上面側から記録層１５のＲ層１５Ｒ、Ｇ層１５Ｇ、Ｂ層１５Ｂ、基板１４Ａを垂直に透過して、下面側に発散光として出射する。
【００４１】
参照光は、参照光学系対物レンズ２９Ｒに入射するとき擬似平行光であるので、Ｒ層１５Ｒを通るとき、焦点がずれて、Ｒ層１５Ｒの位置ではビーム径が焦点位置よりも大きくなる。
【００４２】
実施例１では、平行光の焦点位置Ｓ０よりも情報光学系２２Ｒ側にずれた位置Ｓ１に合焦する。
【００４３】
下面側に出射した参照光は、位置Ｓ１からの発散光となるので、情報光学系対物レンズ３４Ｒによって擬似平行光に変換される。この擬似平行光は、図３において示されるように、情報光学系対物レンズ３４Ｒから下方に出射したとき、平行光よりもやや発散状態とされている。
【００４４】
擬似平行光は、矯正凸レンズ３８Ｒに入射して、やや平行光に近く屈折され、更に、反射型ＳＬＭ３６Ｒの表面において反射され、再度矯正凸レンズ３８Ｒを通って上方に出射するとき、平行光となるように屈折される。
【００４５】
一方、反射型ＳＬＭ３６Ｒにおいて、シグナルプロセッサ４２Ａからのイメージデータ信号に基づいて、赤色のイメージが形成され、この反射型ＳＬＭ３６Ｒで反射されることによって、前記擬似平行光は情報が付与されて、赤色の信号光となる。
【００４６】
この信号光は、情報光学系対物レンズ３４Ｒによって集光され、前記参照光がＲ層１５Ｒで合焦する位置Ｓ１近傍の位置Ｓ０において合焦する。ここで、参照光学系２０Ｒと情報光学系２２Ｒとを、干渉位置における参照光のビーム径が信号光のビーム径と等しいか大きくなるように設定すれば、少なくとも参照光は平面波に近似した球面波となり、信号光と、Ｒ層１５Ｒ内で干渉し（詳細は後述）、要素ホログラムが形成される。
【００４７】
レーザダイオード１２Ｇから出力される緑色のレーザ光により、Ｇ層１５Ｇに要素ホログラムを形成する過程及びレーザダイオード１２Ｂから出力される青色のレーザ光によってＢ層１５Ｂに要素ホログラムを形成する過程は、上記Ｒ層１５Ｒに要素ホログラムを形成する過程と同一であるので、説明は省略する。
【００４８】
Ｒ層１５Ｒ、Ｇ層１５Ｇ及びＢ層１５Ｂに要素ホログラムを形成した後は、Ｘ／Ｙステージ４０により、ホログラフィック記録媒体１４をＸ／Ｙ平面に沿って移動させ、次の記録ポイントで、前記と同様に順次又は同時にＲ、Ｇ、Ｂの色の要素ホログラムをＲ層１５Ｒ、Ｇ層１５Ｇ及びＢ層１５Ｂにそれぞれ記録していく。
【００４９】
要素ホログラムは、干渉位置でのビーム径が数十〜数百μｍの領域で形成するのが好ましい。又、要素ホログラムを用いて三次元画像を白色光下で表示するには、ホログラム記録時の参照光が平面波又はこれに近い状態であって、且つ、干渉位置での参照光のビーム径が、信号光のビーム径とほぼ等しいか、或いはこれよりも大きいことが必要であるが、上記実施例では、この条件を充足している。
【００５０】
具体的には、レーザダイオード１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂから出射したレーザ光（参照光）は、拡大光学系２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂにて平行光から、対応する記録層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂにそれぞれ集光されるとき、この集光ビーム径ｗは、次の（１）式で与えられる。
ｗ＝λ／ＮＡ                      …（１）
【００５１】
ここで、λはレーザ光の波長、ＮＡは対物レンズの開口数である。
【００５２】
この開口数ＮＡは、三次元画像を白色光下で表示するときの視野角に対応し、視野角θと開口数ＮＡとの間には、次の（２）式の関係が成立する。
ＮＡ＝Ｓｉｎθ／２                      …（２）
【００５３】
例えば、視野角θを６０°とすると、ＮＡ＝０．５となる。従って、記録波長λ＝５３２ｎｍ（緑色光）の場合、（１）式より、集光ビーム径ｗはほぼ１μｍとなる。
【００５４】
信号光の集光ビーム径ＳＢは、次の（３）式で与えられる。
ＳＢ＝２λｆ／ｄｐ                      …（３）
【００５５】
ここで、ｆは対物レンズの焦点距離、ｄｐは空間光変調器の画素ピッチをそれぞれ示す。
【００５６】
記録波長λ＝５３２ｎｍ、焦点距離ｆ＝３ｍｍ、画素ピッチｄｐ＝１３．６８μｍとすると、（３）式より、ＳＢ＝２３３μｍとなる。
【００５７】
参照光及び信号光共に平行光として対物レンズで集光した場合には、上記のように、記録層位置での参照光のビーム径が信号光のビーム径に対して小さすぎるために、両者の干渉によるホログラムが形成できないこととなる。
【００５８】
本発明では、参照光のビーム径が信号光のビーム径以上となる状態で干渉を生じるようにするため、参照光の集光度を信号光のビーム径に合わせて調整して、干渉可能としている。
【００５９】
この実施例１においては、参照光学系対物レンズ２９（２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂの総称を２９とする）が、情報光学系対物レンズ３４（３４Ｒ、３４Ｇ、３４Ｂの総称を３４とする）と、焦点距離及び開口数ＮＡにおいて等しい光学特性を持ち、入射する平行光を対応する記録層に合焦するようにされているので、擬似平行光の合焦点が平行光の場合からずれる。
【００６０】
この実施例１において、参照光学系２００（２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂの総称を２００とする）における拡大光学系２５（２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂの総称を２５とする）は、擬似平行光を形成するので、参照光学系対物レンズ２９によって集光された参照光のビーム径は入射光が平行光の場合の合焦点でのビーム径よりも大きくなる。また、擬似平行光の発散度により、合焦点の位置を調整できる。
【００６１】
一方、情報光学系２２０（２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂを総称して２２０とする）における信号光の、記録層１５（１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂを総称して１５とする）での焦点位置におけるビーム径は前述のように十分な大きさがあるので、前記発散度は信号光のビーム径に対応して、同焦点位置での参照光のビーム径が、信号光のビーム径以上となるように調整する。
【００６２】
情報光学系対物レンズ３４に、参照光の反対側から入射する信号光はこれを擬似平行光とする必要が無く、むしろ、平行光としなければならない。
【００６３】
この実施例においては、反射型ＳＬＭ３６（３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂを総称して３６とする）の参照光入射側面に、前述のように、矯正凸レンズ３８（３８Ｒ、３８Ｇ、３８Ｂを総称して３８とする）を設けているので、情報光学系対物レンズ３４を経て擬似平行光とされた参照光が、矯正凸レンズ３８を通って反射型ＳＬＭ３６の表面において反射され、信号光となってから、再度矯正凸レンズ３８を通って出射するときに平行光となるように矯正凸レンズ３８の焦点距離を調整する。
【００６４】
例えば、記録光の波長を５３２ｎｍ（緑色光）、参照光学系対物レンズ２９Ｇ及び情報光学系対物レンズ３４Ｇの焦点距離ｆ＝３５ｍｍ、開口数ＮＡ＝０．０５５、反射型ＳＬＭ３６Ｇの画素ピッチを４００μｍとしたとき、矯正凸レンズ３８Ｇの焦点距離ｆ＝１０００ｍｍとすると良い。
【００６５】
この実施例のホログラフィック記録装置１０により形成されたホログラム画像を再生する場合は、上記参照光と同一光路で白色光を記録層１５に照射する。
【００６６】
例えば、白色レーザダイオードの出射光である白色光には、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の光が含まれていて、且つ、平行光ではないが、容易にこれに近い擬似平行とすることができる。
【００６７】
上記のように、ホログラフィック記録媒体１４の記録層に形成されているホログラムは、擬似平行光である参照光によって形成されているので、再生光としての白色光は、完全な平行光でなくても擬似的な平行光であれば、記録時の参照光の波面に近いことから、良好なホログラム画像が得られる。
【実施例２】
【００６８】
次に、図４に示される本発明の実施例２に係るホログラフィック記録装置５０について説明する。
【００６９】
この実施例２において、前記図１〜３に示された実施例１に係るホログラフィック記録装置１０の構成要素と同一の構成要素については図１〜３に示されると同一の符号を付することにより説明を省略するものとする。
【００７０】
この実施例２に係るホログラフィック記録装置５０は、参照光学系５１Ｒ（５１Ｇ、５１Ｂ）の参照光学系対物レンズ２９Ｒ（２９Ｇ、２９Ｂ）のレーザユニット側に、調整レンズ５２Ｒ（５２Ｇ、５２Ｂ）を設け、参照光学系対物レンズ２９Ｒ（２９Ｇ、２９Ｂ）へ入射する参照光を平行光からやや拡散方向に屈折させて、平行光から合焦させた場合よりも合焦点をずらすことによって、記録層に集光する参照光のビーム径を、大きくできるようにしたものである。
【００７１】
又、実施例１において、ホログラフィック記録媒体１４がＸ／Ｙステージ４０によってＸ／Ｙ平面に沿って移動可能とされているのに対して、この実施例２において、ホログラフィック記録媒体５４は、全体が円筒形状に構成され、且つ、参照光学系５１Ｒ（５１Ｇ、５１Ｂ）及び情報光学系５８Ｒ（５８Ｇ、５８Ｂ）に対して、円筒の円周方向及び軸線方向に移動できるようにされている。
【００７２】
又、この実施例２において、情報光学系５８Ｒ（５８Ｇ、５８Ｂ）は、円筒形状のホログラフィック記録媒体５４の内側に配置されていて、レーザダイオード１２Ｒ（１２Ｇ、１２Ｂ）から反射型ＳＬＭ３６Ｒ（３６Ｇ、３６Ｂ）に至る直線状の光軸が、円筒形の同一の半径及びその延長線上にあるように配置されている。
【００７３】
この実施例２では、調整レンズ５２Ｒ（５２Ｇ、５２Ｂ）における入射参照光が平行光とされ、且つ、出射参照光がやや発散状態の擬似平行光となるようにされていて、該参照光の、記録層６０（Ｒ層、Ｇ層、Ｂ層を含む）におけるビーム径が信号光のビーム径と等しいか又は大きくなるようにされている。擬似平行光の発散度は調整レンズ５２Ｒ（５２Ｇ、５２Ｂ）の光軸上の位置によって調整できる。
【００７４】
図４には、赤色レーザ光に関する参照光学系５１Ｒ、情報光学系５８Ｒのみを示しているが、この構成は、（５１Ｇ、５１Ｂ）、（５８Ｇ、５８Ｂ）として示されるように、緑色レーザ光および青色レーザ光の参照光学系、情報光学系にも適用されるものである。
【００７５】
上記ホログラフィック記録媒体１４あるいは５４に記録されたホログラム画像を再生する場合は、参照光学系２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂあるいは５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂの光路に沿って、再生用の白色レーザ光を記録層１５、６０に入射する。
【００７６】
白色光は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の光を含む擬似的な平行光であるので、記録時の参照光の波面に近く、良好なホログラム画像を再生することができる。
【００７７】
この実施例１、２に係るホログラフィック記録装置及び要素ホログラム形成方法では、２光束を用いることなく、１本の光束をホログラフィック記録媒体の一方の面側及び他方の面側から入射させているので、光学系が簡単になり、従って装置容積も小さくすることができる。
【００７８】
更に又、実施例１、２では、１本の光束のみを用いているので、レーザダイオードから出射されたレーザ光は、すべて参照光として記録層１５、６０に入射し、記録層１５、６０を透過した参照光も、記録層１５、６０での減衰の残り全てが信号光として利用できるので、光の利用効率が高い。
【００７９】
なお、実施例１、２では、参照光学系対物レンズ２９及び情報光学系対物レンズ３４に入射する擬似平行光は、平行光よりもやや発散した状態であるが、これは、記録層における干渉位置での参照光のビーム径が、信号光のビーム径よりもやや大きいか等しくなればよいものであり、必要であれば平行光よりもやや収束した状態でもよい。
【００８０】
更に、参照光のビーム径拡大手段としては、参照光学系対物レンズに入射する光を、平行光よりもやや収束状態としてもよいし、参照光学系対物レンズに球面収差をもたせるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１０、５０…ホログラフィック記録装置
１２…レーザユニット
１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ…レーザダイオード
１４、５４…ホログラフィック記録媒体
１５、６０…記録層
１６…光学ユニット
１８…制御ユニット
２０…参照光学系ユニット
２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ、５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂ…参照光学系
２２…情報光学系ユニット
２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ、５８Ｒ、５８Ｇ、５８Ｂ…情報光学系
２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂ…１／２波長板
２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂ…偏光フィルタ
２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂ…拡大光学系
２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂ…凸レンズ
２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂ…コリメータレンズ
２８…タイミングコントローラ
２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂ…参照光学系対物レンズ
３４Ｒ、３４Ｇ、３４Ｂ…情報光学系対物レンズ
３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂ…反射型空間光変調器（ＳＬＭ）
３８Ｒ、３８Ｇ、３８Ｂ…矯正凸レンズ
４０…Ｘ／Ｙステージ
５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂ…調整レンズ
【図１】
2011186309.tif 000003
【図２】
2011186309.tif 000004
【図３】
2011186309.tif 000005
【図４】
2011186309.tif 000006