(57)【要約】      （修正有）【課題】ホログラム記録装置で記録する一枚のページデータ当りの記録に要する記録媒体の体積を低減する。【解決手段】記録媒体４０を保持する保持部５０と、光源と、集光レンズ系２３によって平行光線束として生成した信号光を記録媒体４０の記録層４１に集光する信号光光学系２０と、参照光光学系とを備へ、集光レンズ系２３と保持部５０は、集光レンズ系２３の焦点の光軸方向に沿った記録媒体４０への入り込み量が目標範囲に収まるように互いに相対的に位置決めされる。入り込み量の目標範囲は、平行光線束における各光線束（Ｓ１〜Ｓ１１）が含む各光線（Ｑ１〜Ｑ１１，Ｖ１〜Ｖ１１，Ｔ１〜Ｔ１１）が集光レンズ系２３を経て記録層４１を横切る各光路の記録媒体４０の延在方向に沿った各分布範囲が、下側の最軸外光線束Ｓ１が集光レンズ系２３を経て記録層４１を横切る基準領域の当該延在方向に沿った基準分布範囲に含まれる場合の入り込み量の範囲である。【選択図】図２
2015011737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラムを記録可能な記録層を備えた記録媒体を保持する保持部と、
コヒーレント光を射出する光源と、
前記記録媒体の表面に対して光軸が傾いた集光レンズ系を備えるとともに、前記コヒーレント光から信号光を、空間変調された平行光線束として生成し、前記平行光線束を前記集光レンズ系によって前記記録媒体の前記記録層に集光する信号光光学系と、
前記コヒーレント光から参照光を生成して前記記録層のうち前記信号光が集光される部分に照射する参照光光学系と、
を備え、
前記集光レンズ系と前記保持部とは、
前記集光レンズ系の焦点の前記集光レンズ系の光軸に沿った前記記録媒体への入り込み量が目標範囲に収まるように互いに相対的に位置決めされており、
前記集光レンズ系の光軸と、前記光軸と前記記録媒体の表面との交点における前記表面の法線との双方に直交する方向視によって側面視を定義し、
前記法線方向を上下方向、前記記録媒体側を下、前記集光レンズ系側を上と定義し、
前記平行光線束が含む各光線束のうち側面視において最も下側で前記集光レンズ系の主平面を横切る光線束によって下側の最軸外光線束を定義したとき、
前記入り込み量の前記目標範囲は、
前記平行光線束における各光線束が含む各光線が前記集光レンズ系を経て前記記録層を横切る各光路の側面視における前記記録媒体の延在方向に沿った各分布範囲が、前記下側の最軸外光線束が前記集光レンズ系を経て前記記録層を横切る基準領域の前記延在方向に沿った基準分布範囲に含まれる場合の前記入り込み量の範囲である、ホログラム記録装置。
【請求項２】
請求項１に記載のホログラム記録装置であって、
前記平行光線束が含む各光線束のうち側面視において最も上側で前記集光レンズ系の主平面を横切る光線束によって上側の最軸外光線束を定義したとき、
前記目標範囲における前記入り込み量の絶対値の最小値は、
前記下側の最軸外光線束が含む各光線のうち側面視において最も下側で前記主平面を横切る第１光線が前記集光レンズ系を経て前記記録媒体の前記記録層の上面と交差する第１交点と、前記上側の最軸外光線束が含む各光線のうち側面視において最も下側で前記主平面を横切る第２光線が前記集光レンズ系を経て前記記録層の下面と交差する第２交点とのそれぞれの前記延在方向における位置が互いに一致する場合の前記入り込み量の絶対値である、ホログラム記録装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のホログラム記録装置であって、
前記目標範囲における前記入り込み量の絶対値の最大値は、
前記平行光線束が含む各光線束のそれぞれにおいて側面視において最も上側で前記主平面を横切る各上側光線が前記集光レンズ系から前記記憶媒体に至る各光路が、前記集光レンズ系の光軸となす各角度と、前記各上側光線が前記集光レンズ系を経て前記記録層の下面と交差する各交点の前記延在方向における各位置との関係を示すコマ収差曲線が、前記各上側光線のうち前記下側の最軸外光線束に含まれる第３光線に対して極値をとる場合の前記入り込み量の絶対値である、ホログラム記録装置。
【請求項４】
請求項３に記載のホログラム記録装置であって、
前記目標範囲における前記入り込み量の絶対値の最大値は、前記コマ収差曲線が、前記各上側光線のうち前記下側の最軸外光線束に含まれる第３光線に対して極値をとる場合の前記入り込み量の絶対値の半分の値である、ホログラム記録装置。
【請求項５】
請求項１に記載のホログラム記録装置であって、
前記記録媒体は、前記記録層の上面に前記記録層を保護する保護層をさらに備え、
前記入り込み量の前記目標範囲は、
不等式（Ｉ）を満足する前記入り込み量の範囲である、ホログラム記録装置。
【数１】
2015011737.tif 000056
【請求項６】
請求項５に記載のホログラム記録装置であって、
前記入り込み量の前記目標範囲は、
前記不等式（Ｉ）を満足する前記入り込み量の範囲のうち中心より前記入り込み量の絶対値が小さい側の範囲である、ホログラム記録装置。
【請求項７】
ホログラムを記録可能な記録層を備えた記録媒体を保持する保持部と、
前記記録媒体の表面に対して光軸が傾いた集光レンズ系と、
を備え、
前記集光レンズ系は、予めコヒーレント光から生成されて、空間変調された平行光線束として入射する信号光を前記記録媒体の前記記録層に集光し、
前記集光レンズ系と前記保持部とは、
前記集光レンズ系の焦点の前記集光レンズ系の光軸に沿った前記記録媒体への入り込み量が目標範囲に収まるように互いに相対的に位置決めされており、
前記集光レンズ系の光軸と、前記光軸と前記記録媒体の表面との交点における前記表面の法線との双方に直交する方向視によって側面視を定義し、
前記法線方向を上下方向、前記記録媒体側を下、前記集光レンズ系側を上と定義し、
前記平行光線束が含む各光線束のうち側面視において最も下側で前記集光レンズ系の主平面を横切る光線束によって下側の最軸外光線束を定義したとき、
前記入り込み量の前記目標範囲は、
前記平行光線束における各光線束が含む各光線が前記集光レンズ系を経て前記記録層を横切る各光路の側面視における前記記録媒体の延在方向に沿った各分布範囲が、前記下側の最軸外光線束が前記集光レンズ系を経て前記記録層を横切る基準領域の前記延在方向に沿った基準分布範囲に含まれる場合の前記入り込み量の範囲である、ホログラム記録用の光学モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィを利用して記録媒体に情報を記録するホログラム記録技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ホログラフィを利用したストレージデバイスの開発が進められている。ホログラフィを利用したストレージデバイスでは、従来の磁気記録式のデバイスより高い記録密度が得られるため次世代ストレージデバイスの有力な候補となっている。
【０００３】
ホログラフィを利用したストレージデバイスに光情報を記録再生可能な記録再生装置として、特許文献１には、信号光と参照光とを別々の光学系で記録媒体に照射し、記録媒体において信号光と参照光とを干渉させて光情報を記録する装置が開示されている。この装置では、参照光との機械的干渉をさけるために信号光レンズの光軸が、記録媒体に対し垂直ではなく傾けて設定されている。そして、この装置は、記録媒体への参照光の入射角度を変化させて信号光と参照光との相対角度を変化させることにより記録媒体の同一部分に複数のページデータを記録する、いわゆる角度多重記録によって、記録密度の増大を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−９６７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の装置には、参照光の各角度に対応して記録される各ページデータが記録媒体中で占める体積が低減されていないため、記録密度を高めることが困難であるといった問題がある。
【０００６】
本発明は、こうした問題を解決するためになされたもので、記録媒体に対して光軸が傾いた光学系で信号光を記憶媒体に照射してホログラムを記録する技術において、ページデータの一枚当りの記録に要する記録媒体の体積を低減できる技術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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、第１の態様に係るホログラム記録装置は、ホログラムを記録可能な記録層を備えた記録媒体を保持する保持部と、コヒーレント光を射出する光源と、前記記録媒体の表面に対して光軸が傾いた集光レンズ系を備えるとともに、前記コヒーレント光から信号光を、空間変調された平行光線束として生成し、前記平行光線束を前記集光レンズ系によって前記記録媒体の前記記録層に集光する信号光光学系と、前記コヒーレント光から参照光を生成して前記記録層のうち前記信号光が集光される部分に照射する参照光光学系と、を備え、前記集光レンズ系と前記保持部とは、前記集光レンズ系の焦点の前記集光レンズ系の光軸に沿った前記記録媒体への入り込み量が目標範囲に収まるように互いに相対的に位置決めされており、前記集光レンズ系の光軸と、前記光軸と前記記録媒体の表面との交点における前記表面の法線との双方に直交する方向視によって側面視を定義し、前記法線方向を上下方向、前記記録媒体側を下、前記集光レンズ系側を上と定義し、前記平行光線束が含む各光線束のうち側面視において最も下側で前記集光レンズ系の主平面を横切る光線束によって下側の最軸外光線束を定義したとき、前記入り込み量の前記目標範囲は、前記平行光線束における各光線束が含む各光線が前記集光レンズ系を経て前記記録層を横切る各光路の側面視における前記記録媒体の延在方向に沿った各分布範囲が、前記下側の最軸外光線束が前記集光レンズ系を経て前記記録層を横切る基準領域の前記延在方向に沿った基準分布範囲に含まれる場合の前記入り込み量の範囲である。
【０００８】
第２の態様に係るホログラム記録装置は、第１の態様に係るホログラム記録装置であって、前記平行光線束が含む各光線束のうち側面視において最も上側で前記集光レンズ系の主平面を横切る光線束によって上側の最軸外光線束を定義したとき、前記目標範囲における前記入り込み量の絶対値の最小値は、前記下側の最軸外光線束が含む各光線のうち側面視において最も下側で前記主平面を横切る第１光線が前記集光レンズ系を経て前記記録媒体の前記記録層の上面と交差する第１交点と、前記上側の最軸外光線束が含む各光線のうち側面視において最も下側で前記主平面を横切る第２光線が前記集光レンズ系を経て前記記録層の下面と交差する第２交点とのそれぞれの前記延在方向における位置が互いに一致する場合の前記入り込み量の絶対値である。
【０００９】
第３の態様に係るホログラム記録装置は、第１または第２の態様に係るホログラム記録装置であって、前記目標範囲における前記入り込み量の絶対値の最大値は、前記平行光線束が含む各光線束のそれぞれにおいて側面視において最も上側で前記主平面を横切る各上側光線が前記集光レンズ系から前記記憶媒体に至る各光路が、前記集光レンズ系の光軸となす各角度と、前記各上側光線が前記集光レンズ系を経て前記記録層の下面と交差する各交点の前記延在方向における各位置との関係を示すコマ収差曲線が、前記各上側光線のうち前記下側の最軸外光線束に含まれる第３光線に対して極値をとる場合の前記入り込み量の絶対値である。
【００１０】
第４の態様に係るホログラム記録装置は、第３の態様に係るホログラム記録装置であって、前記目標範囲における前記入り込み量の絶対値の最大値は、前記コマ収差曲線が、前記各上側光線のうち前記下側の最軸外光線束に含まれる第３光線に対して極値をとる場合の前記入り込み量の絶対値の半分の値である。
【００１１】
第５の態様に係るホログラム記録装置は、第１の態様に係るホログラム記録装置であって、前記記録媒体は、前記記録層の上面に前記記録層を保護する保護層をさらに備え、前記入り込み量の前記目標範囲は、不等式（１）を満足する前記入り込み量の範囲である。
【００１２】
【数１】
2015011737.tif 000003
【００１３】
第６の態様に係るホログラム記録装置は、第５の態様に係るホログラム記録装置であって、前記入り込み量の前記目標範囲は、前記不等式（１）を満足する前記入り込み量の範囲のうち中心より前記入り込み量の絶対値が小さい側の範囲である。
【００１４】
第７の態様に係るホログラム記録用の光学モジュールは、ホログラムを記録可能な記録層を備えた記録媒体を保持する保持部と、前記記録媒体の表面に対して光軸が傾いた集光レンズ系と、を備え、前記集光レンズ系は、予めコヒーレント光から生成されて、空間変調された平行光線束として入射する信号光を前記記録媒体の前記記録層に集光し、前記集光レンズ系と前記保持部とは、前記集光レンズ系の焦点の前記集光レンズ系の光軸に沿った前記記録媒体への入り込み量が目標範囲に収まるように互いに相対的に位置決めされており、前記集光レンズ系の光軸と、前記光軸と前記記録媒体の表面との交点における前記表面の法線との双方に直交する方向視によって側面視を定義し、前記法線方向を上下方向、前記記録媒体側を下、前記集光レンズ系側を上と定義し、前記平行光線束が含む各光線束のうち側面視において最も下側で前記集光レンズ系の主平面を横切る光線束によって下側の最軸外光線束を定義したとき、前記入り込み量の前記目標範囲は、前記平行光線束における各光線束が含む各光線が前記集光レンズ系を経て前記記録層を横切る各光路の側面視における前記記録媒体の延在方向に沿った各分布範囲が、前記下側の最軸外光線束が前記集光レンズ系を経て前記記録層を横切る基準領域の前記延在方向に沿った基準分布範囲に含まれる場合の前記入り込み量の範囲である。
【発明の効果】
【００１５】
第１から第７の何れの態様に係る発明によっても、平行光束として入射する信号光を集光する集光レンズ系と記憶媒体の保持部とは、集光レンズ系の焦点の光軸方向に沿った記録媒体への入り込み量が目標範囲に収まるように互いに相対的に位置決めされている。目標範囲は、平行光線束が含む各光線が記録層を横切るときの各光路の記憶媒体の延在方向に沿った各分布範囲が、下側の最軸外光線束が記録層を横切る基準領域の当該延在方向に沿った基準分布範囲に含まれる場合の入り込み量の範囲である。そして、下側の最軸外光線束は、平行光線束に含まれる各光線束の中で記録媒体の法線となす角度が最も大きいため、記憶媒体の延在方向に沿った分布幅が最も広い光線束、すなわち、光情報の記憶に要する体積が最も大きな光線束である。そして、基準分布範囲は、一枚のページデータを記録媒体に記録するために少なくとも必要となる領域の記録媒体の延在方向に沿った長さである。従って、集光レンズ系と保持部とが、集光レンズ系の焦点の光軸方向に沿った記録媒体への入り込み量が目標範囲に収まるように互いに相対的に位置決めされれば、信号光に含まれる全ての光線の記録層における光路の分布範囲を基準分布範囲に収めることが出来る。これにより、一枚のページデータの記録に要する記録媒体の体積を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係るホログラム記録装置の概略構成の一例を示す側面ブロック図である。
【図２】図１のホログラム記録装置の信号光光学系において、ページデータの信号光が記録媒体へ入射する様子を示す側面模式図である。
【図３】図２の記録媒体部分の拡大図である。
【図４】図２の模式図においてＳＬＭの中心、右端、左端の３点から発生した信号光の記録媒体への入射を示す側面模式図である。
【図５】図４の記録媒体部分の拡大図である。
【図６】図５における基準分布範囲を示す図である。
【図７】信号光レンズの焦点（瞳）の記録媒体への入り込み量の一例を示す側面模式図である。
【図８】入り込み量が図７の状態に比べて浅い状態を例示する側面模式図である。
【図９】入り込み量が図７の状態に比べて深い状態を例示する側面模式図である。
【図１０】記録媒体に入射する光線が保護層表面、保護層と記録層の境界面で屈折する様子を示す側面模式図である。
【図１１】無収差レンズ(理想レンズ)を用いて計算したコマ収差曲線を例示する図である。
【図１２】信号光レンズの実施例１の形態を示す図である。
【図１３】信号光レンズの実施例２の形態を示す図である。
【図１４】信号光レンズの実施例３の形態を示す図である。
【図１５】信号光レンズの実施例４の形態を示す図である。
【図１６】信号光レンズの実施例５の形態を示す図である。
【図１７】信号光レンズの実施例６の形態を示す図である。
【図１８】信号光レンズの実施例７の形態を示す図である。
【図１９】信号光レンズの実施例８の形態を示す図である。
【図２０】信号光レンズの実施例９の形態を示す図である。
【図２１】信号光レンズの実施例１０の形態を示す図である。
【図２２】信号光レンズの実施例１１の形態を示す図である。
【図２３】信号光レンズの実施例１２の形態を示す図である。
【図２４】実施例１〜１２の信号光レンズについて、入り込み量の指標値の上限値を、近似式と光線追跡とにより計算した結果を示す図である。
【図２５】実施例１〜１２の信号光レンズについて、入り込み量の指標値の下限値を、近似式と光線追跡とにより計算した結果を示す図である。
【図２６】実施例３の信号光レンズについて、入り込み量を変更したときの光軸に対する信号光角度と、瞳左端に向かう光線の記録層下面との交点のｘ座標との関係を示す図である。
【図２７】実施例３の信号光レンズの球面収差を示す図である。
【図２８】実施例１２の信号光レンズについて、入り込み量を変更したときの光軸に対する信号光角度と、瞳左端に向かう光線の記録層下面との交点のｘ座標との関係を示す図である。
【図２９】実施例１２の信号光レンズの球面収差を示す図である。
【図３０】実施例１の信号光レンズの曲率半径、面間隔等を表形式で示す図である。
【図３１】実施例１の信号光レンズの非球面係数を表形式で示す図である。
【図３２】実施例２の信号光レンズの曲率半径、面間隔等を表形式で示す図である。
【図３３】実施例２の信号光レンズの非球面係数を表形式で示す図である。
【図３４】実施例３の信号光レンズの曲率半径、面間隔等を表形式で示す図である。
【図３５】実施例３の信号光レンズの非球面係数を表形式で示す図である。
【図３６】実施例４の信号光レンズの曲率半径、面間隔等を表形式で示す図である。
【図３７】実施例４の信号光レンズの非球面係数を表形式で示す図である。
【図３８】実施例５の信号光レンズの曲率半径、面間隔等を表形式で示す図である。
【図３９】実施例５の信号光レンズの非球面係数を表形式で示す図である。
【図４０】実施例６の信号光レンズの曲率半径、面間隔等を表形式で示す図である。
【図４１】実施例６の信号光レンズの非球面係数を表形式で示す図である。
【図４２】実施例７の信号光レンズの曲率半径、面間隔等を表形式で示す図である。
【図４３】実施例７の信号光レンズの非球面係数を表形式で示す図である。
【図４４】実施例８の信号光レンズの曲率半径、面間隔等を表形式で示す図である。
【図４５】実施例８の信号光レンズの非球面係数を表形式で示す図である。
【図４６】実施例９の信号光レンズの曲率半径、面間隔等を表形式で示す図である。
【図４７】実施例９の信号光レンズの非球面係数を表形式で示す図である。
【図４８】実施例１０の信号光レンズの曲率半径、面間隔等を表形式で示す図である。
【図４９】実施例１０の信号光レンズの非球面係数を表形式で示す図である。
【図５０】実施例１１の信号光レンズの曲率半径、面間隔等を表形式で示す図である。
【図５１】実施例１１の信号光レンズの非球面係数を表形式で示す図である。
【図５２】実施例１２の信号光レンズの曲率半径、面間隔等を表形式で示す図である。
【図５３】実施例１２の信号光レンズの非球面係数を表形式で示す図である。
【図５４】実施例１〜１２の信号光レンズの焦点距離等を表形式で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図面では同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付され、下記説明では重複説明が省略される。なお、一部の図面には、方向の説明のために適宜ＸＺの直交座標系が記載されている。Ｚ軸は、後述する記録媒体４０の表面の法線方向と平行であり、Ｘ軸は、後述する側面視において、記録媒体４０の延在方向と平行である。
【００１８】
＜実施形態＞
＜ホログラム記録装置の構成＞
図１は、実施形態に係るホログラム記録装置１００の概略構成の一例を示す側面ブロック図である。図２は、ホログラム記録装置１００の信号光光学系２０において、空間光変調素子（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）２１によって作られるページデータの信号光１２が記録媒体４０へ入射する様子を示す側面模式図である。
【００１９】
ホログラム記録装置１００は、コヒーレント光１を射出する光源１０と、信号光光学系２０と、参照光光学系３０と、記録媒体４０を保持する保持部５０とを主に備えて構成されている。ホログラム記録装置１００は、記録媒体４０に対して信号光１２を集光させながら参照光１４を照射してホログラムを記録するとともに、再生時には参照光１４を記録媒体４０に照射して再生光を受光し、ホログラムを再生する。記録媒体４０は、ホログラムを記録可能な記録層４１と、記録層４１の上面に積層して設けられ記録層４１を保護するカバーガラス等の保護層４２をさらに備えており、保持部５０によって保持されている。なお、信号光レンズ２３と保持部５０とは、ホログラム記録用の光学モジュール３００である。また、信号光レンズ２３と保持部５０とは、信号光レンズ２３の焦点の光軸９１（図４）に沿った記録媒体４０への入り込み量が、後述する目標範囲に収まるように互いに相対的に位置決めされている。なお、この位置決めにおいては、信号光レンズ２３を含む信号光光学系２０の記録媒体４０に対する姿勢や、信号光レンズ２３の光学特性などは保たれたままで、信号光レンズ２３と記録媒体４０との相対的位置関係が変更される。
【００２０】
ここで、本実施形態に説明において、側面視とは、信号光レンズ２３の光軸９１と、光軸９１と記録媒体４０の表面との交点における当該表面の法線（主法線）９２（図４）との双方に直交する方向視である。また、上下方向は、法線９２の方向であり、信号光レンズ２３側が上で、記録媒体４０側が下である。
【００２１】
光源１０から射出されたコヒーレント光１は、図示省略の光学系により平行光線束に変換されて、参照光光学系３０が備える図示省略の偏光ビームスプリッタに入射する。記録時には、コヒーレント光１は、上記偏光ビームスプリッタにより２つの平行光線束に分けられる。一方の平行光線束は、信号光光学系２０に導かれる。他方の平行光線束は、参照光光学系３０に導かれ、ガルバノミラー等の図示省略の走査部を経て、図示省略のレンズ系に導かれ、当該レンズ系のレンズ面において各データページに対応した位置に走査される。走査された光線束は、当該レンズ系への入射位置に応じた角度で偏向されて、参照光１４として参照光光学系３０から記録媒体４０へ射出され、記録媒体４０のうち信号光１２が集光される部分に照射される。なお、参照光光学系３０が走査部を備えず、参照光１４が走査されないとしても本発明の有用性を損なうものではない。また、光線束は、適宜、光束とも称される。
【００２２】
信号光光学系２０が備えるＳＬＭ２１は、信号光光学系２０に導かれたコヒーレント光１の平行光線束を記録対象のページデータに応じて空間的に変調して信号光１２を生成する。信号光１２は、空間変調された平行光線束として信号光レンズ（「集光レンズ光学系」）２３に入射する。信号光レンズ２３の光軸９１は、記録媒体４０の表面（上面）に対して傾いている。信号光レンズ２３は、平行光線束として入射する信号光１２を、記録媒体４０の記録層４１に集光する。参照光光学系３０は、上記偏光ビームスプリッタにより２つに分けたコヒーレント光１の他方の平行光線束を参照光１４として生成し、記録層４１のうち信号光１２が集光される部分に照射する。信号光１２と参照光１４とは、記録媒体４０の記録層４１において干渉し、ページデータに対応したホログラムとして記録される。
【００２３】
再生時には、上記偏光ビームスプリッタの偏光状態が変更され、コヒーレント光１は、信号光光学系２０側に導かれない。これにより、信号光光学系２０は信号光１２を照射せず、参照光光学系３０のみが参照光１４を記録媒体４０に照射する。参照光１４の照射により記録媒体４０からは、記録時の信号光１２が再生光として再生されて信号光光学系２０に設けられた図示省略の撮像素子に導かれ、記録媒体４０に記録された情報の読出しが行われる。
【００２４】
＜信号光について＞
図２の側面模式図には、ＳＬＭ２１の各部において変調された信号光１２の平行光線束のうち一部の光線束Ｓ１〜Ｓ１１が示されている。各光線束Ｓ１〜Ｓ１１は、信号光レンズ２３でそれぞれ屈折して信号光レンズ２３の焦点（射出瞳９５（図５））に向けてそれぞれ偏向されて集光され、記録層４１をそれぞれ横切る。すなわち、各光線束Ｓ１〜Ｓ１１は、信号光レンズ２３を経て記録層４１を横切る。信号光レンズ２３は、ＳＬＭ２１側に対してテレセントリック光学系をなしており、信号光レンズ２３の焦点（記録媒体４０側の焦点）と射出瞳９５とは一致する。射出瞳は、単に瞳とも称される。
【００２５】
ＳＬＭ２１から射出された各光線束は、信号光レンズ２３のＳＬＭ側の開口数NAimg（図２）に応じてそれぞれ広がりつつ信号光レンズ２３に入射する。光線束S６は、軸上光線束であり、光線束Ｓ１、Ｓ１１は、最軸外光線束である。また、光線束Ｓ１は、平行光線束として信号光レンズ２３に入射する信号光１２が含む各光線束のうち側面視において最も下側で信号光レンズ２３の主平面９３を横切る光線束である。光線束Ｓ１は、下側の最軸外光線束とも称される。また、光線束Ｓ１１は、信号光１２が含む各光線束のうち側面視において最も上側で信号光レンズ２３の主平面９３を横切る光線束である。光線束Ｓ１１は、上側の最軸外光線束とも称される。
【００２６】
信号光レンズ２３に入射する各光線束のそれぞれにおいて、光線束に含まれる各光線のうち、側面視において、信号光レンズ２３の主平面９３（図４）の最も上側を通過する光線を、上側光線とも称し、最も下側を通過する光線を下側光線とも称する。上側光線と下側光線とは、信号光レンズ２３に入射する各光線束の側面視における外縁（最大画角）をなす。各光線束Ｓ１〜Ｓ１１においては、光線Ｑ１〜Ｑ１１が上側光線であり、光線Ｖ１〜Ｖ１１が下側光線である。また、各光線束Ｓ１〜Ｓ１１の主光線は、光線Ｔ１〜Ｔ１１である。
【００２７】
図３は、図２の記録媒体４０部分の拡大図である。図３において、光線Ｑ１〜Ｑ１１は、記録媒体４０の法線９２に対して傾いた射出瞳９５（図５）の上端側（左側）に集光し、光線Ｔ１〜Ｔ１１は、射出瞳９５の中央に集光し、光線Ｖ１〜Ｖ１１は、射出瞳９５の下端側（右側）に集光している。また、図３に示されるように、記録媒体４０中での光束にコマ収差が発生しているが、これは、信号光レンズ２３が記録媒体４０に表面に対して傾いていることにより発生している。
【００２８】
図４は、ＳＬＭ２１から信号光レンズ２３に入射する信号光１２のうち、図２の模式図においてＳＬＭ２１の中心、右端、左端の３点から発生した各光線束の記録媒体４０への入射を示す側面模式図である。図５は、図４の記録媒体４０部分の拡大図である。図６は、図５において、下側の最軸外光線束である光線束Ｓ１が記録媒体４０を通過する基準領域８９の記録媒体４０の延在方向に沿った基準分布範囲８１を示す図である。図７は、信号光レンズ２３の焦点（射出瞳９５）の記録媒体４０への入り込み量Ｌの一例を示す側面模式図である。図８は、入り込み量Ｌが図７の状態に比べて浅い状態を例示する側面模式図である。図９は、入り込み量Ｌが図７の状態に比べて深い状態を例示する側面模式図である。
【００２９】
図４、図５においては、記録媒体４０へ向かう光線と、記録媒体４０へ入射し屈折された光線は実線で示され、記録媒体４０へ向かう光線の延長線は、点線で示されている。この表示は、光線の光路を示す他の図においても同様に採用されている。
【００３０】
図４及び図５に示すように、点AP、BP、BP'、BP''、BP'''、CP、CP'、CP''、CP'''を取る。すなわち、点APは、ＳＬＭ２１の中心から射出し、射出瞳９５の中心（「瞳中心」）に向かう光線Ｔ６の信号光レンズ２３の主平面９３上での位置である。また、図５〜図７に示されるように、信号光レンズ２３の光軸９１と記録媒体４０の表面（入射面）との交点を座標原点に取り、互いに直交するx軸とｚ軸とが設定されている。従ってＳＬＭ中心から射出し瞳中心に向かう光線は常に原点を通過する。
【００３１】
点BPは、ＳＬＭ２１の右端から射出し、瞳中心に向かう光線Ｔ１の主平面９３上での位置である。点BP'は、光線Ｔ１と記録媒体４０の表面（入射面)、すなわち保護層４２の表面との交点である。点BP''は、光線Ｔ１と記録層４１の上面との交点である。点BP'''は、光線Ｔ１と記録層４１の下面との交点である。
【００３２】
点CPは、ＳＬＭ２１の左端から射出し、瞳中心に向かう光線Ｔ１１の主平面９３上での位置である。点CP'は、光線Ｔ１１と保護層４２の表面との交点である。点CP''は、光線Ｔ１１と記録層４１の上面との交点である。点ＣP'''は、光線Ｔ１１と記録層４１の下面との交点である。
【００３３】
上記のように、光線の光路を示す各図において、射出瞳９５の中心（瞳中心）に向かう光線（図５、図６では、光線Ｔ１、Ｔ６、Ｔ１１）にはサフィックスPが附されて表示されている。また、図６に示されるように、各図において、射出瞳９５の右端（瞳右端）(なお、右側を＋ｘ側とする)に向かう光線（図６では、光線Ｑ１、Ｑ６、Ｑ１１）は、サフィックスPに代えてサフィックス+が附され、射出瞳９５の左端(なお、左側を−ｘ側とする)に向かう光線（図６では、光線Ｖ１、Ｖ６、Ｖ１１）は、サフィックスPに代えてサフィックス−が附されて表示されている。
【００３４】
＜記録層において信号光が占める体積の低減＞
＜信号光レンズ焦点の記録媒体への入り込み量の目標範囲＞
以下に、記録媒体４０の記録層４１において信号光１２が占める体積の低減、すなわち、一枚のページデータの記録に要する記録媒体の体積の低減について説明する。
【００３５】
ホログラム記録装置１００においては、信号光レンズ２３の焦点の信号光レンズ２３の光軸９１に沿った記録媒体４０への入り込み量Ｌ１の目標範囲は、図６に示されるように基準分布範囲８１に基づいて設定される。より詳細には、当該目標範囲は、平行光線束として信号光レンズ２３に入射する信号光１２が含む各光線が信号光レンズ２３を経て記録層４１を横切る各光路の側面視における記録媒体４０の延在方向に沿った各分布範囲が、基準分布範囲８１に含まれる場合の入り込み量Ｌ１の範囲である。
【００３６】
基準分布範囲８１は、下側の最軸外光線束Ｓ１が信号光レンズ２３を経て記録層４１を横切る基準領域８９の側面視における延在方向に沿った範囲（長さ）である。より具体的には、基準領域８９は、下側の最軸外光線束Ｓ１の上側光線Ｑ１と下側光線Ｖ１とが信号光レンズ２３をへて、記録層４１を横切るときの記録層４１における各光路によって挟まれた記録層４１の領域である。
【００３７】
また、基準領域８９は、交点B+''、B+'''、B−''、B−'''によって囲まれている。そして、基準分布範囲８１は、交点B+''と交点B−'''との記録媒体４０の延在方向に沿った範囲である。
【００３８】
下側の最軸外光線束Ｓ１は、信号光レンズ２３に入射する信号光１２に含まれる各光線束の中で記録媒体４０の法線９２となす角度が最も大きい。このため、下側の最軸外光線束Ｓ１は、記録媒体４０の延在方向に沿った分布幅が最も広い光線束、すなわち、光情報の記憶に要する体積が最も大きな光線束である。そして、基準分布範囲８１は、一枚のページデータを記録媒体４０に記録するために少なくとも必要となる領域の記録媒体４０の延在方向に沿った長さである。
【００３９】
従って、信号光レンズ２３と保持部５０とが、信号光レンズ２３の焦点の入り込み量Ｌが当該目標範囲に収まるように互いに相対的に位置決めされれば、信号光１２に含まれる全ての光線の記録層４１における光路の分布範囲を基準分布範囲８１に収めることが出来る。これにより、記録媒体４０において一枚のページデータの記録に要する体積を低減できる。すなわち、記録層４１において信号光１２が占める体積を低減できる。
【００４０】
＜入り込み量の絶対値の最小値＞
図６の点B+''（「第１交点」）と点C+'''（「第２交点」）との関係について以下に検討する。点B+''（「第１交点」）は、下側の最軸外光線束Ｓ１（図２）が含む各光線のうち側面視において最も下側で主平面９３を横切る下側光線Ｖ１（「第１光線」）が信号光レンズ２３を経て記録層４１の上面と交差する点である。また、点C+'''は、上側の最軸外光線束Ｓ１１（図２）が含む各光線のうち側面視において最も下側で主平面９３を横切る下側光線Ｖ１１（「第２光線」）が信号光レンズ２３を経て記録層４１の下面と交差する点である。
【００４１】
図６では、点C+'''は、基準分布範囲８１に入っている。ここで、入り込み量Ｌの絶対値が図６の状態から小さくなる場合、すなわち、記録媒体４０に対して信号光レンズ２３が離れる場合には、点C+'''は、徐々に基準分布範囲８１の図示の右端である点B+''に近づいていく。そして、図８に示されるように、点C+'''が基準分布範囲８１からはみ出て、点B+''の右側（＋ｘ側）に位置する場合には、信号光１２が記録層４１に占める領域の記録媒体４０の延在方向に沿った幅として、少なくとも基準分布範囲８１に範囲８２を加えた分布範囲が、必要となるために、信号光１２の記録密度が低下する。従って、ホログラム記録装置１００においては、入り込み量Ｌの絶対値の最小値は、点B+''（「第１交点」）と、点C+'''（「第２交点」）とのそれぞれの記録媒体４０の側面視における延在方向における位置が互いに一致する場合の入り込み量Ｌの絶対値に設定される。なお、入り込み量Ｌは、座標系の取り方によって符号が負になるため、その絶対値に対して最小値が設定されている。
【００４２】
＜入り込み量の絶対値の最大値＞
次に、入り込み量Ｌの最大値（絶対値の最大値）について検討する。図６の状態では、上側の最軸外光線束Ｓ１１の上側光線Ｑ１１が、記録層４１の正面と交差する点C-''は、記録媒体４０の延在方向において、基準分布範囲８１に含まれている。しかしながら、入り込み量Ｌの絶対値が大きくなっていくと、すなわち、記録媒体４０に対して信号光レンズ２３が近づいていくと、やがて、点C-''は基準分布範囲８１からはみ出て、記録媒体４０における信号光１２の記録密度の低下を招くこととなる。
【００４３】
しかしながら、実際には、コマ収差の影響によって、点C-''が基準分布範囲８１からはみ出る前に、記録媒体４０における信号光１２の通過領域のＸ方向における分布範囲が基準分布範囲８１を越えてしまい、記録密度が低下する現象が発生する。
【００４４】
例えば、図９において、下側の最軸外光線束Ｓ１の上側光線Ｑ１は、点B-'''において記録層４１の下面と交差している。一方、図２において、下側の最軸外光線束Ｓ１に隣接する軸外光線束Ｓ２の上側光線Ｑ２は、点Ｄ-'''において記録層４１の下面と交差している。そして、点Ｄ-'''は、点B-'''よりも左側、すなわち基準分布範囲８１からはみ出た位置にある。この現象は、信号光レンズ２３の光軸９１が記録媒体４０の法線９２に対して傾いていることに起因して発生するコマ収差によって発生している。信号光レンズ２３が理想レンズであるとしても、光軸９１が記録媒体４０の表面に対して傾いていれば、コマ収差は発生する。これにより、信号光１２が記録層４１に占める領域の記録媒体４０の延在方向に沿った幅として、少なくとも基準分布範囲８１に範囲８３を加えた分布範囲が、必要となるために、信号光１２の記録密度が低下する。
【００４５】
下側の最軸外光線束Ｓ１よりも主平面９３において上側の軸外光線束が含む上側光線が記録層４１の下面と交差する点が、点B-'''よりも図示左側（−ｘ側）に位置しなければ、コマ収差に起因した上記の記録密度の低下は、発生しない。当該記録密度の低下が発生しない限界は、以下に述べるコマ収差曲線が、下側の最軸外光線束Ｓ１の上側光線Ｑ１（「第３光線」）に対して極値をとるときに与えられる。
【００４６】
そこで、ホログラム記録装置１００では、入り込み量Ｌの目標範囲における入り込み量Ｌの絶対値の最大値は、以下に述べるコマ収差曲線が、下側の最軸外光線束Ｓ１の上側光線Ｑ１（「第３光線」）に対して極値をとる場合の入り込み量Ｌの絶対値に設定される。上側光線Ｑ１は、信号光１２の各光線束の各上側光線のうち下側の最軸外光線束Ｓ１に含まれる光線でもある。
【００４７】
このコマ収差曲線は、信号光１２の各上側光線が信号光レンズ２３から記録媒体４０に至る各光路が、信号光レンズ２３の光軸９１となす各角度と、各上側光線が信号光レンズ２３を経て記録層４１の下面と交差する各交点の上記延在方向における各位置との関係を示す曲線（交点位置曲線）である。
【００４８】
＜入り込み量の絶対値の最小値、最大値を与える式の検討＞
上述した入り込み量Ｌの絶対値の最小値、最大値を与える式を検討する。図面においては、各点におけるx座標値（側面視における記録媒体４０の延在方向の座標値）の記載方法として、各点を示す記号にサフィックスxを付す手法が、適宜採用されている。例えば、点CP'''のx座標値は、CP'''xと表記される。
【００４９】
＜入り込み量の絶対値の最小値を与える式＞
図２から図４に示すように、信号光レンズ２３のＳＬＭ２１側の開口数をNAimg、記録媒体４０側の開口数をNAobj、記録媒体４０の法線９２（入射面垂線）に対する信号光レンズ２３の光軸９１の傾きをφとする。任意の光線が記録媒体４０へ入射する際に、記録媒体４０の表面において光軸９１となす角度をθ、記録媒体４０の保護層（カバーガラス層）４２の厚みをdC、屈折率をNC、記録層４１の厚みをdR、屈折率をNRとする。また信号光レンズ２３の焦点距離はｆ、瞳（射出瞳９５）の直径(光束幅)をDとすると、式（２−１）、（２−２）が成り立つ。
【００５０】
【数２】
2015011737.tif 000004
【００５１】
θmaxは、ＳＬＭ２１の右端から射出し、瞳中心に向かう光線Ｔ１が光軸９１となす角度である。また、ＳＬＭ２１の左端から射出し瞳中心に向かう光線Ｔ１１が光軸９１となす角度θminは式（３）により与えられる。
【００５２】
【数３】
2015011737.tif 000005
【００５３】
上述の角度θを持つ光線の記録媒体４０への入射角はφ+θであるから、この光線が、保護層４２中で記録媒体４０の入射面の法線９２となす角度をωC、記録層４１中で法線９２となす角度をωRとすると、屈折の法則より、式（４）が成り立つ。
【００５４】
【数４】
2015011737.tif 000006
【００５５】
システムが液侵でなければ媒質は空気となり、N＝1である。よって、式（５）が成り立つ。
【００５６】
【数５】
2015011737.tif 000007
【００５７】
ここで、光軸９１に沿って測った、射出瞳９５（信号光レンズ２３の焦点）の記録媒体４０への入り込み量Lの符号は、瞳中心が記録媒体４０に入り込んでいるときを負とする。例えば、ＳＬＭ２１の右端から出て瞳右端に向かった光線Ｖ１が保護層４２と記録層４１との境界を通過する位置はB+''である。また前述のように座標原点を取るので点AP'は必ず原点に一致する。図６から分かるように、x軸方向において必要な露光領域を考えると、点B+''のx座標値〜点B-'''のx座標値の領域は必ず必要となる。
【００５８】
つまり、ＳＬＭ２１の右端以外から発した任意の光束の、記録層４１の上面及び下面との交点のx座標が、点B+''のx座標値〜点B-'''のx座標値に対応した範囲に収まっていれば記録密度を高くすることに有用となる。
【００５９】
上記f、NAimg、NAobj、φ、dC、NC、dR、NRなどを変えずに入り込み量Ｌだけを変化させる場合について、検討する。
【００６０】
図８は、信号光レンズ２３の瞳の記録媒体４０への入り込み量Lが図７に比べて浅い状態を示している。前述のように瞳が記録媒体４０に入り込んでいる状態の入り込み量Ｌの符号を負としているので、この状態では、図７の状態よりも入り込み量Ｌが大きい数値となる。
【００６１】
このときはＳＬＭ２１の右端から射出する光束が記録媒体４０に入射する位置は図７の状態に比べて、光軸９１に近づくように移動する。つまり、点B+'のｘ座標値は、より小さくなる、すなわち、点B+'は、図の左方向に移動する。
【００６２】
上述のように、f、NAimg、NAobj、φ、dC、NC、dR、NRなどは変化させていないので記録媒体４０への光線の入射角度は変わらず、屈折後の角度も変化しない。これにより点B+''、B+'''の点B+'に対する相対位置は変わらず、同じく、各点のｘ座標値は、より負側に変化する。
【００６３】
他方、ＳＬＭ２１の左端から射出する光束が記録媒体４０に入射する位置は図７に比べてやはり光軸９１に近づくように移動する。つまり点C+'のｘ座標値はよりプラスに、図で右方向になる。
【００６４】
f、NAimg、NAobj、φ、dC、NC、dR、NRなどは変化させていないので記録媒体４０への光束の入射角度は変わらず、屈折後の角度も変化しない。これにより点C+''、C+'''の点C+'に対する相対位置は変わらず、ｘ座標値は、より正側に変化する。
【００６５】
この結果、点C+'''のx座標値が点B+''のx座標値より大きくなる状態が存在する。よって、必要な露光領域が、より大きくなってしまい、記録密度が低下してしまう。
【００６６】
ここで、点B+''、C+'''のx座標値が互いに一致する条件を考える。まずは、一般的な光線について座標を計算しておく。図７には、ＳＬＭ２１上の任意の点から発した光束の状態が示されている。各交点の符号Xへのサフィックスの付け方は交点の符号A,B,Cと同様とする。
【００６７】
図４において、主平面９３と光軸９１の交点AP(Ax,Az)は、式（６−１）、（６−２）を満足する。
【００６８】
【数６】
2015011737.tif 000008
【００６９】
ＳＬＭ２１の任意の点を射出した光束の主光線が主平面９３を横切る位置XPについては、式（７−１）、（７−２）が成り立つ。
【００７０】
【数７】
2015011737.tif 000009
【００７１】
点XPから瞳中心P（図４）へ向かう光線が記録媒体４０へ入射する点XP'は、式（８）に与えられる。
【００７２】
【数８】
2015011737.tif 000010
【００７３】
この光線を表す式は、式（９）となる。
【００７４】
【数９】
2015011737.tif 000011
【００７５】
ここで、XP'z=0であるから、式（１０）、（１１）が成り立つ。
【００７６】
【数１０】
2015011737.tif 000012
【００７７】
【数１１】
2015011737.tif 000013
【００７８】
次に、信号光レンズ２３の光軸９１からθ傾いて射出瞳９５の両端に向けて入射する光束の記録媒体４０上x軸に沿って測った幅を求めておく。瞳中心P(Px,Pz)は、式（１２−１）、（１２−２）を満足する。
【００７９】
【数１２】
2015011737.tif 000014
【００８０】
瞳の右端(＋側端とする)をP+(P+x,P+z)とすると、式（１３−１）、（１３−２）が成り立つ。
【００８１】
【数１３】
2015011737.tif 000015
【００８２】
入射光線を表す式は、式（１４）となる。
【００８３】
【数１４】
2015011737.tif 000016
【００８４】
記録媒体４０への入射位置X+'(X+'x,X+'z)では、X+'z=0だから、式（１５）、（１６）が成り立つ。
【００８５】
【数１５】
2015011737.tif 000017
【００８６】
【数１６】
2015011737.tif 000018
【００８７】
すなわち、記録媒体４０の表面で、ｘ軸に沿って測った幅(片側)は、式（１７）により与えられる。
【００８８】
【数１７】
2015011737.tif 000019
【００８９】
図１０は、記録媒体４０に入射する光線が保護層（カバーガラス）４２の表面、保護層４２と記録層４１の境界面でそれぞれ屈折する様子を示す側面模式図である。前述の屈折の法則が成立しており、保護層４２の光線は、式（１８）により与えられる。
【００９０】
【数１８】
2015011737.tif 000020
【００９１】
記録層４１への入射点XP''では、式（１９）が成り立ち、これにより、式（２０）、（２１）が成り立つ。
【００９２】
【数１９】
2015011737.tif 000021
【００９３】
【数２０】
2015011737.tif 000022
【００９４】
【数２１】
2015011737.tif 000023
【００９５】
同様に記録層４１中の光線は、式（２２）により与えられる。
【００９６】
【数２２】
2015011737.tif 000024
【００９７】
記録層４１の下面への入射点XP'''では、式（２３）が成り立ち、これにより、式（２４）、（２５）が成り立つ。
【００９８】
【数２３】
2015011737.tif 000025
【００９９】
【数２４】
2015011737.tif 000026
【０１００】
【数２５】
2015011737.tif 000027
【０１０１】
点B+''のx座標値は、θ=θmaxとし上記座標値XP''xに記録媒体４０の表面におけるx軸に沿って測った光束幅(片側)を加えたものとなり、式（２６）により与えられる。
【０１０２】
【数２６】
2015011737.tif 000028
【０１０３】
点C+'''のx座標値は、θ=θminとし上記座標値XP'''xに記録媒体４０の表面におけるx軸に沿って測った光束幅(片側)を加えたものとなり、式（２７）により与えられる。
【０１０４】
【数２７】
2015011737.tif 000029
【０１０５】
また、式（２８）が成り立つので、式（２９）〜（３２）が成り立ち、式（３３）が成り立つ。
【０１０６】
【数２８】
2015011737.tif 000030
【０１０７】
【数２９】
2015011737.tif 000031
【０１０８】
【数３０】
2015011737.tif 000032
【０１０９】
【数３１】
2015011737.tif 000033
【０１１０】
【数３２】
2015011737.tif 000034
【０１１１】
【数３３】
2015011737.tif 000035
【０１１２】
一方、式（３）が成り立っているので、式（３３）から式（３４）が得られる。
【０１１３】
【数３４】
2015011737.tif 000036
【０１１４】
式（３４）が、一つ目の条件「点B+''と点C+'''のx座標値が互いに一致する」を与える式、すなわち、入り込み量Ｌの絶対値の最小値を与える式である。
【０１１５】
＜入り込み量の絶対値の最大値を与える式＞
次に記録密度低下を招くもう一つの要因について考える。図９は、信号光レンズ２３の瞳を記録媒体４０中に深く入り込ませた状態を示している。この時、ＳＬＭ２１の各点から射出し瞳左端に向かって進む光線が記録媒体４０に入射した後の集光状態に注目すると、所謂コマ収差が強く発生していることが分かる。
【０１１６】
この結果、図９に示されるように、最低限必要な露光領域を与え、ＳＬＭ２１の右端から射出し瞳右端に向かって進んだ光線Ｑ１(θ=θmaxを与える光線)が記録層４１の下面を通過する位置B−'''よりも、記録層４１の下面においてより左側(マイナス側)を通過する光線Ｑ２などの光線が存在することになる。この場合には、範囲８３だけ露光領域は広がることになり、記録密度が低下する。
【０１１７】
図１１は無収差レンズ(理想レンズ)を用いて計算したコマ収差曲線である。瞳の記録媒体への入り込み量Ｌを変えて3種類の曲線を描かせている。横軸はレンズ光軸からの角度θであり、θmaxを１として規格化してある。
【０１１８】
図９において、コマ収差曲線Ｇ１は、入り込み量Lを大きく(浅めに)とった場合であり、θ＝1のとき、すなわちθmaxのときに最小値を取る。これは記録層４１の下面と最も左側を通過する光線との交点は点B−'''であることを意味しており、コマ収差による記録密度の低下がないことを表している。コマ収差曲線Ｇ３は、入り込み量Lを小さく(深めに)とった場合で、θがほぼ0.65のときに最小値を取っている。
【０１１９】
これは記録層４１の下面と、最も左側を通過する光線の交点がB−'''ではないことを意味しており、コマ収差による記録密度低下が生じることを表している。もちろん、入り込み量Ｌとして別の値をとったり、また焦点距離fや信号光レンズ２３の光軸９１の傾きφなどを変化させると最小値を取るθの値は様々に変化する。
【０１２０】
コマ収差曲線Ｇ２は入り込み量Lを中くらいに（コマ収差曲線Ｇ１、Ｇ３の間）とった場合で、θ=1において曲線の傾きがほぼ0、つまり極小値（この場合は最小値）をとるぎりぎりのところとなることが分かる。
【０１２１】
ここでは、コマ収差曲線Ｇ２の状態を与える瞳の入り込み量Lを求める。それには、ＳＬＭ２１上の右端の点から射出して瞳左端に向かって進む光線が記録層下面を通過する位置X-'''xがθに関して傾きが0となる条件を求めれば良い。すなわち、θ＝θmaxにおいて傾きが0となる条件を求めれば良い。
【０１２２】
すなわち、X-'''xをθの関数としたときに、式（３５）が成立すればよい。一方微分されるX-'''xは、式（３６）で与えられる。
【０１２３】
【数３５】
2015011737.tif 000037
【０１２４】
【数３６】
2015011737.tif 000038
【０１２５】
第1項(-dC・tanωC)のθに関する微分は、式（３７）となる。
【０１２６】
【数３７】
2015011737.tif 000039
【０１２７】
ここで、式（３８）が成り立つから、式（３７）は、式（３９）に変換される。
【０１２８】
【数３８】
2015011737.tif 000040
【０１２９】
【数３９】
2015011737.tif 000041
【０１３０】
同様にして、第２項(-dR・tanωR)のθに関する微分は、式（４０）により与えられる。
【０１３１】
【数４０】
2015011737.tif 000042
【０１３２】
また、第３項の微分は、式（４１）により与えられる。
【０１３３】
【数４１】
2015011737.tif 000043
【０１３４】
式（３９）〜（４１）によって、X-'''xをθで微分した式は、式（４２）で与えられる。
【０１３５】
【数４２】
2015011737.tif 000044
【０１３６】
θ=θmaxのときに式（４３）が成立すればよい。これにより式（４４）が求められ、式（４４）から式（４５）が求められる。
【０１３７】
【数４３】
2015011737.tif 000045
【０１３８】
【数４４】
2015011737.tif 000046
【０１３９】
【数４５】
2015011737.tif 000047
【０１４０】
式（４５）が、二つ目の条件「ＳＬＭ２１上の右端の点から射出して瞳左端に向かって進む光線が記録層４１下面を通過する位置X-'''xがθに関して傾きが0となる」を与える式、すなわち、入り込み量Ｌの絶対値の最大値を与える式である。
【０１４１】
＜信号光レンズ２３の実施例＞
図１２〜図２３は、信号光レンズ２３の実施例１〜実施例１２の形態をそれぞれ示す図である。
【０１４２】
図３０、３２、３４、３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８、５０、５２は、実施例１〜実施例１２の信号光レンズの曲率半径、面間隔、屈折率を表形式でそれぞれ示す図である。
【０１４３】
図３１、３３、３５、３７、３９、４１、４３、４５、４７、４９、５１、５３は、実施例１〜実施例１２の信号光レンズの非球面係数を表形式でそれぞれ示す図である。図３０〜図５３において、波長として現在多く光学デバイス用に多く用いられている405nmを採用した。
【０１４４】
実施例１において、非球面係数を付与している面は、面の頂点からのサグ量zが式（４６）で表される非球面である。他の実施例においても同様である。
【０１４５】
【数４６】
2015011737.tif 000048
【０１４６】
実施例４〜実施例６では405nmの波長に加えて650nmの波長における色消し構成としている。このため、図３６、３８、４０では、650nmの波長に対する屈折率も記載している。
【０１４７】
図５４は、図１２〜図２３の実施例１〜１２の信号光レンズの焦点距離ｆ、記録媒体４０側の開口数NAobj、ＳＬＭ側の開口数NAimgを表形式で示す図である。図５４に記載の開口数は最大値であって、記録媒体側の開口数NAobjは0.05ピッチで、ＳＬＭ側の開口数NAimgは0.01ピッチで変化させて、計算を行った。
【０１４８】
＜入り込み量の絶対値の最小値、最大値を与える近似式＞
図２４は、信号光レンズ２３の実施例１〜１２について、入り込み量Ｌの上限値（絶対値の最小値）、すなわち前述の一つ目の条件である点B+''、C+'''のx座標値が一致する条件を計算して表示した図である。
【０１４９】
また、図２５は、実施例１〜１２について、入り込み量Ｌの下限値（絶対値の最大値）、すなわち前述の二つ目の条件であるＳＬＭ２１上の右端の点から射出して瞳左端に向かって進む光線が記録層４１の下面を通過する位置X-'''xがθに関して傾きが０となる条件を計算して表示した図である。
【０１５０】
より詳細には、図２４では、実施例１〜１２についてNAobj、NAimg、φ、dC、NC、dR、NRを変化させたときの、上記上限値の入り込み量Ｌの指標値Ｌ／ｆを光線追跡によっても求めた結果と、近似式（４７）によって求めた結果とが対照可能なように横軸と縦軸とにそれぞれ表示されている。同様に、図２５では、実施例１〜１２についてNAobj、NAimg、φ、dC、NC、dR、NRを変化させたときの、上記下限値の入り込み量Ｌの指標値Ｌ／ｆを光線追跡によっても求めた結果と、近似式（４８）によって求めた結果とが対照可能なように横軸と縦軸とにそれぞれ表示されている。
【０１５１】
近似式（４７）、（４８）は、図２４、図２５に示されている光線追跡による指標値Ｌ／ｆの算出結果を、近似式（４７）、（４８）に示されている各パラメータに対する一次関数としてそれぞれ近似した式である。
【０１５２】
【数４７】
2015011737.tif 000049
【０１５３】
【数４８】
2015011737.tif 000050
【０１５４】
図２４、すなわち一つ目の条件については、光線追跡による算出結果と、近似式（４７）による算出結果との相関係数は、0.860である。また、図２５、すなわち二つ目の条件については、光線追跡による算出結果と、近似式（４８）による算出結果との相関係数は、0.524である。当該二つ目の条件は、信号光レンズ２３の球面収差の補正状態の影響をより受けやすいコマ収差により決定される条件である。このため、一つ目の条件の方が、光線追跡による計算結果と、近似式による計算結果との相関がより高くなっている。
【０１５５】
図２６は、実施例３の信号光レンズ２３について求めたコマ収差曲線を示す図である。横軸には、光軸９１に対する規格化された信号光角度でが示され、縦軸には、座標値C-'''x、すなわち、瞳左端に向かう光線の記録層４１の下面との交点のｘ座標が示されている。実施例３の信号光レンズ２３の条件として、NAobj：0.65、NAimg：0.05、φ：30度、NC：1.5、NR：1.5、dC：0.5mm、dR：1.5mmが採用されている。図２６に示されている各コマ収差曲線Ｇ４〜Ｇ７は、＋０．２、０、−０．２、−０．４の４種類の入り込み量Ｌについてそれぞれ計算されている。
【０１５６】
ここで、上記条件の値を当てはめると、式（４９）、式（５０）が得られる。従って、理論的な式（４５）による入り込み量Ｌは、式（５１）として求められる。
【０１５７】
【数４９】
2015011737.tif 000051
【０１５８】
【数５０】
2015011737.tif 000052
【０１５９】
【数５１】
2015011737.tif 000053
【０１６０】
露光領域が最小となるために許される最も小さい入り込み量Ｌを、実際のレンズについて求めると結果は-0.090mmとなる。図２６によれば、L：0.0ではθmaxが最小であるが、実際には、まだ入り込み量Ｌに余裕があること、すなわち、瞳がさらに記録媒体４０に入り込む余地があることが判る。また、L：-0.2ではθ=0.9θmax近傍で最小値をとっており、最小露光領域がθmax以外で決められている。
【０１６１】
図２８は、図２６と同様のコマ収差曲線を、実施例１２の信号光レンズ２３について求めた結果を示す図である。横軸、縦軸は、図２６と同様に設定されている。実施例１２の信号光レンズ２３の条件として、NAobj：0.65、NAimg：0.05、φ：30度、NC：1.5、NR：1.5、dC：0.5mm、dR：1.5mmが採用されている。各コマ収差曲線Ｇ８〜Ｇ１１は、−０．１、−０．３、−０．５、−０．７の４種類の入り込み量Ｌについてそれぞれ計算されている。条件の数値は実施例３のレンズの条件と同一であるので、理論的な式（４５）に当てはめると同一の結果が式（５２）として得られる。
【０１６２】
【数５２】
2015011737.tif 000054
【０１６３】
露光領域が最小となるために許される最も小さい入り込み量Ｌを、図２６の場合と同様に、実際のレンズについて求めると結果は-0.624mmとなる。図２８によれば、L：-0.5ではθmaxが最小であるが、まだ余裕がありもっと瞳が記録媒体に入り込む余地がある。L：-0.7ではθ=0.8θmaxあたりで最小値をとっており、最小露光領域がθmax以外で決められていることが判る。
【０１６４】
図２７は、実施例３の信号光レンズ２３の球面収差を示す図であり、図２９は、実施例１２の信号光レンズ２３の球面収差を示す図である。図２７、図２９に示されているように、実施例３の信号光レンズ２３の球面収差は、マージナルで急激にオーバーになっており、実施例１２の信号光レンズ２３の球面収差は、マージナルで急激にアンダーになっている。このように、球面収差が急激に変動する場合には、球面収差の補正状態がコマ収差にも影響を及ぼし、当該影響は、図２６、図２８の各曲線の両端での形状として現れている。そして、当該影響により、瞳の入り込み量Ｌに関して上記一つ目の条件の方が、二つ目の条件(コマ収差起因)よりも光線追跡と近似式とのそれぞれによる各計算結果の相関が高くなっていると考えられる。
【０１６５】
上述したように、近似式（４７）、（４８）を用いる場合には、ホログラム記録装置１００において、信号光レンズ２３の焦点（射出瞳９５）の光軸９１に沿った記録媒体４０への入り込み量Ｌの目標範囲は、不等式（５３）を満足する入り込み量Ｌの範囲に設定される。
【０１６６】
【数５３】
2015011737.tif 000055
【０１６７】
不等式（５３）を用いれば、記録層４１において信号光１２が占める体積を低減できる入り込み量Ｌの範囲を簡易に特定できるので、信号光レンズ２３と保持部５０との相対的な位置決めが、より容易になる。
【０１６８】
また、光線追跡と近似式とによる入り込み量Ｌの各算出結果の相関が高い上記一つ目の条件を重用する場合は、目標範囲における入り込み量Ｌの絶対値の最大値として、例えば、下側の最軸外光線束Ｓ１に含まれる上側光線Ｑ１に対して上記コマ収差曲線が極値をとる場合の入り込み量Ｌの絶対値の半分の値を採用すればよい。例えば、不等式（５３）を用いる場合には、入り込み量Ｌの目標範囲を、不等式（５３）を満足する入り込み量Ｌの範囲のうち中心よりも入り込み量Ｌの絶対値が小さい側の範囲にすればよい。これにより、必要とされる露光領域をより確実に小さくすることができ、記録密度を高めることが出来る。
【０１６９】
以上のような本実施形態に係るホログラム記録装置１００、および光学モジュール３００の何れによっても、信号光レンズ２３の焦点の信号光レンズ２３の光軸９１に沿った記録媒体４０への入り込み量Ｌ１の目標範囲は、基準分布範囲８１に基づいて設定される。当該目標範囲は、平行光線束として信号光レンズ２３に入射する信号光１２が含む各光線が信号光レンズ２３を経て記録層４１を横切る各光路の側面視における記録媒体４０の延在方向に沿った各分布範囲が、基準分布範囲８１に含まれる場合の入り込み量Ｌ１の範囲である。そして、基準分布範囲８１は、下側の最軸外光線束Ｓ１が信号光レンズ２３を経て記録層４１を横切る基準領域８９の側面視における記録媒体４０の延在方向に沿った範囲（長さ）である。
【０１７０】
下側の最軸外光線束Ｓ１は、信号光レンズ２３に入射する信号光１２に含まれる各光線束の中で記録媒体４０の法線９２となす角度が最も大きい。このため、下側の最軸外光線束Ｓ１は、記録媒体４０の延在方向に沿った分布幅が最も広い光線束、すなわち、光情報の記憶に要する体積が最も大きな光線束である。そして、基準分布範囲８１は、一枚のページデータを記録媒体４０に記録するために少なくとも必要となる領域の記録媒体４０の側面視における延在方向に沿った長さである。従って、信号光レンズ２３の焦点の入り込み量Ｌが当該目標範囲に収まるように、信号光レンズ２３と保持部５０とが互いに相対的に位置決めされれば、信号光１２に含まれる全ての光線の記録層４１における光路の分布範囲を基準分布範囲８１に収めることが出来る。これにより、記録媒体４０において一枚のページデータの記録に要する体積を低減できる。すなわち、記録層４１において信号光１２が占める体積を低減できる。
【０１７１】
本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての態様において例示であって限定的ではない。したがって、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【０１７２】
１  コヒーレント光
１０  光源
１００  ホログラム記録装置
１２  信号光
２０  信号光光学系
２１  ＳＬＭ
２３  信号光レンズ(集光レンズ系)
３００  光学モジュール
４０  記録媒体
４１  記録層
４２  保護層
５０  保持部
８１  基準分布範囲
８９  基準領域
９１  光軸
９２  法線
９３  主平面
９５  射出瞳
Ｓ１  光線束（下側の最軸外光線束）
Ｓ１１  光線束（上側の最軸外光線束）
Ｂ+''  点（第１交点）
Ｃ+'''  点（第２交点）
Ｖ１  光線（第１光線）
Ｖ１１  光線（第２光線）
【図１】
2015011737.tif 000057
【図２】
2015011737.tif 000058
【図３】
2015011737.tif 000059
【図４】
2015011737.tif 000060
【図５】
2015011737.tif 000061
【図６】
2015011737.tif 000062
【図７】
2015011737.tif 000063
【図８】
2015011737.tif 000064
【図９】
2015011737.tif 000065
【図１０】
2015011737.tif 000066
【図１１】
2015011737.tif 000067
【図１２】
2015011737.tif 000068
【図１３】
2015011737.tif 000069
【図１４】
2015011737.tif 000070
【図１５】
2015011737.tif 000071
【図１６】
2015011737.tif 000072
【図１７】
2015011737.tif 000073
【図１８】
2015011737.tif 000074
【図１９】
2015011737.tif 000075
【図２０】
2015011737.tif 000076
【図２１】
2015011737.tif 000077
【図２２】
2015011737.tif 000078
【図２３】
2015011737.tif 000079
【図２４】
2015011737.tif 000080
【図２５】
2015011737.tif 000081
【図２６】
2015011737.tif 000082
【図２７】
2015011737.tif 000083
【図２８】
2015011737.tif 000084
【図２９】
2015011737.tif 000085
【図３０】
2015011737.tif 000086
【図３１】
2015011737.tif 000087
【図３２】
2015011737.tif 000088
【図３３】
2015011737.tif 000089
【図３４】
2015011737.tif 000090
【図３５】
2015011737.tif 000091
【図３６】
2015011737.tif 000092
【図３７】
2015011737.tif 000093
【図３８】
2015011737.tif 000094
【図３９】
2015011737.tif 000095
【図４０】
2015011737.tif 000096
【図４１】
2015011737.tif 000097
【図４２】
2015011737.tif 000098
【図４３】
2015011737.tif 000099
【図４４】
2015011737.tif 000100
【図４５】
2015011737.tif 000101
【図４６】
2015011737.tif 000102
【図４７】
2015011737.tif 000103
【図４８】
2015011737.tif 000104
【図４９】
2015011737.tif 000105
【図５０】
2015011737.tif 000106
【図５１】
2015011737.tif 000107
【図５２】
2015011737.tif 000108
【図５３】
2015011737.tif 000109
【図５４】
2015011737.tif 000110