(57)【要約】【課題】記録光と参照光を良好に干渉させつつ記録密度の向上を図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】光源からの光を空間光変調器３で記録光と参照光とに分け、これら記録光および参照光を同一の対物レンズを通してホログラム記録媒体に照射することによりホログラムを記録するホログラム記録装置であって、空間光変調器３は、複数の画素からなる光変調領域３０を有し、光変調領域３０は、光源からの光の一部を記録光として対物レンズへと導く中央画素領域３１と、その余の光あるいはその一部を参照光として対物レンズへと導く周辺画素領域３２とに分けられており、かつ、周辺画素領域３２を構成する複数の画素には、中央画素領域３１を構成する複数の画素よりも大きな画素が含まれている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を空間光変調器で記録光と参照光とに分け、これら記録光および参照光を同一の対物レンズを通してホログラム記録媒体に照射することによりホログラムを記録するホログラム記録装置であって、
上記空間光変調器は、複数の画素からなる光変調領域を有し、
上記光変調領域は、上記光源からの光の一部を上記記録光として上記対物レンズへと導く中央画素領域と、その余の光あるいはその一部を上記参照光として上記対物レンズへと導く周辺画素領域とに分けられており、かつ、
上記周辺画素領域を構成する複数の画素には、上記中央画素領域を構成する複数の画素よりも大きな画素が含まれていることを特徴とする、ホログラム記録装置。
【請求項２】
上記周辺画素領域はさらに、複数の領域に区分されており、これらの領域は、外側のものほど大きな画素が含まれている、請求項１に記載のホログラム記録装置。
【請求項３】
上記周辺画素領域を構成する複数の画素の平均面積は、上記中央画素領域を構成する複数の画素の平均面積よりも大きくなっている、請求項１に記載のホログラム記録装置。
【請求項４】
上記中央画素領域と上記周辺画素領域との間には、遮光領域が設けられている、請求項１ないし３のいずれかに記載のホログラム記録装置。
【請求項５】
上記周辺画素領域は、隣接する画素間で所定の位相差を生じるように凹凸状に形成されている、請求項１ないし４のいずれか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、いわゆるコアキシャル方式によってホログラムを記録する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ってホログラム記録媒体にホログラムを記録するように構成されたものである。このようなコアキシャル方式のホログラム記録装置では、光源からの光がコリメータレンズで平行光に変換された後、空間光変調器で記録光（信号光）と参照光に分けられ、さらにこれら記録光および参照光が同一の対物レンズを通ってホログラム記録媒体に集光される。
【０００３】
空間光変調器は、中央画素領域が記録光を生成する領域とされ、周辺画素領域が参照光を生成する領域とされる。中央画素領域および周辺画素領域には、複数の画素が一様なピッチで格子状に形成されている。図７に示すように、この種のコアキシャル方式に用いられる対物レンズ４００は、記録密度向上の観点からホログラム記録媒体Ｂ上での照射面積をできる限り小さくするように、開口数（ＮＡ）が比較的大きくなっている。このような対物レンズ４００は、たとえば光軸に沿う断面でみて記録光Ｓおよび参照光Ｒの光束幅Ｗが同程度の場合、入射角が大となる参照光Ｒの光強度によっては記録光Ｓと良好に干渉させにくい。これを改善するには、空間光変調器において参照光Ｒを生成する周辺画素領域をできる限り大きく確保し、参照光Ｒの光束幅Ｗをより大きくすればよい。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１３２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のホログラム記録装置では、空間光変調器の周辺画素領域を拡大すると、相対的に中央画素領域が縮小されることとなり、これでは記録光Ｓによる記録情報量が少なくなってしまうことにつながる。また、参照光Ｒの入射角が大きいのに加えてその光束幅Ｗも大きくなるため、ホログラム記録媒体Ｂ上で記録光Ｓと参照光Ｒが重ならない領域、すなわち無駄露光領域が広がってしまう。つまり、記録光Ｓと参照光Ｒを良好に干渉させることと記録密度の向上とを両立させることが困難であった。
【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、記録光と参照光を良好に干渉させつつ記録密度の向上を図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。
【課題を解決するための手段】
【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】
本発明により提供されるホログラム記録装置は、光源からの光を空間光変調器で記録光と参照光とに分け、これら記録光および参照光を同一の対物レンズを通してホログラム記録媒体に照射することによりホログラムを記録するホログラム記録装置であって、上記空間光変調器は、複数の画素からなる光変調領域を有し、上記光変調領域は、上記光源からの光の一部を上記記録光として上記対物レンズへと導く中央画素領域と、その余の光あるいはその一部を上記参照光として上記対物レンズへと導く周辺画素領域とに分けられており、かつ、上記周辺画素領域を構成する複数の画素には、上記中央画素領域を構成する複数の画素よりも大きな画素が含まれていることを特徴としている。
【０００９】
好ましくは、上記周辺画素領域はさらに、複数の領域に区分されており、これらの領域は、外側のものほど大きな画素が含まれている。
【００１０】
好ましくは、上記周辺画素領域を構成する複数の画素の平均面積は、上記中央画素領域を構成する複数の画素の平均面積よりも大きくなっている。
【００１１】
好ましくは、上記中央画素領域と上記周辺画素領域との間には、遮光領域が設けられている。
【００１２】
好ましくは、上記周辺画素領域は、隣接する画素間で所定の位相差を生じるように凹凸状に形成されている。
【００１３】
好ましくは、上記中央画素領域の平均画素面積をＳｓ、上記周辺画素領域の平均画素面積をＳｒとした場合、これらの平均画素面積Ｓｓ、Ｓｒは、Ｓｓ＜Ｓｒ＜６．２５Ｓｓとなる関係を満たしている。
【００１４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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、ホログラム記録装置Ａは、いわゆるコアキシャル方式でホログラム記録媒体Ｂにホログラムを記録するように構成されたものである。このホログラム記録装置Ａは、光源１、コリメータレンズ２、空間光変調器３、記録用の対物レンズ４、再生用の対物レンズ５、および撮像素子６を有して構成されている。ホログラム記録媒体Ｂは、表裏両面をなす保護層９０と、これら保護層９０の間に形成された記録層９１とを有して構成されている。記録層９１には、記録光Ｓと参照光Ｒとが干渉することでホログラムが記録される。再生時には、記録層９１に記録されたホログラムに参照光Ｒが干渉して再生光Ｐが生じ、この再生光Ｐがホログラム記録媒体Ｂの裏面側に配置された撮像素子６によって受光される。なお、光源１と記録用の対物レンズ４との間、再生用の対物レンズ５と撮像素子６との間に配置される光学部品、たとえばズームレンズやアパーチャについては、便宜上省略している。
【００１７】
光源１は、たとえば半導体レーザ素子からなる。この光源１は、記録時や再生時に比較的帯域の狭いコヒーレントなレーザ光を出射する。
【００１８】
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。平行光となったレーザ光は、空間光変調器３に入射する。
【００１９】
空間光変調器３は、たとえば透過型の液晶パネルからなる。この空間光変調器３は、図２に示すように、多数の画素からなる光変調領域３０を有する。光変調領域３０は、平行光として入射したレーザ光の一部を記録情報に応じた画素パターンの記録光Ｓに変調する中央画素領域３１と、その余のレーザ光の一部を参照光Ｒとして出射する周辺画素領域３２とに分けられている。中央画素領域３１と周辺画素領域３２との間には、レーザ光を遮光して境界をなすように遮光領域３３が設けられている。この周辺画素領域３２の画素ピッチＴは、中央画素領域３１の画素ピッチｔよりも物理的に大きい。つまり、周辺画素領域３２は、中央画素領域３１よりも画素が大きく形成されている。また、周辺画素領域３２の画素については、同図の円内に示すように、隣接する画素間で半波長相当の位相差を生じるように凹凸状に形成されている。たとえば、隣接する画素の高低差ｈは、レーザ光の波長がλの場合、λ／２程度となる。このような空間光変調器３から出射した記録光Ｓおよび参照光Ｒは、記録時に同一の対物レンズ４を通ってホログラム記録媒体Ｂに照射される。再生時の場合、中央画素領域３１の全画素が光を透過させないオフ状態とされ、これにより周辺画素領域３２を介して参照光Ｓだけが照射される。なお、特に図示しないが、中央画素領域３１の画素についても、凹凸状に形成されているものとしてもよい。
【００２０】
記録用の対物レンズ４は、図３に示すように、記録光Ｓおよび参照光Ｒをホログラム記録媒体Ｂの記録層９１に対して集光させる。この対物レンズ４は、できる限り照射面積が小さくなるように設計されており、たとえば開口数が比較的大きな０．７程度となっている。記録光Ｓは、対物レンズ４の中心部付近を通ってホログラム記録媒体Ｂに照射される。そのため、記録光Ｓの入射角は比較的小さい。その一方、参照光Ｒは、対物レンズ４の周辺部付近を通って照射されるため、入射角が比較的大きくなる。たとえば参照光Ｒの入射角は、最大で４５度程度となる。
【００２１】
再生用の対物レンズ５は、基本的に記録用の対物レンズ４と同じ光学特性をもち、再生時に生じた再生光Ｐを撮像素子６へと導く。
【００２２】
撮像素子６は、たとえばＣＣＤエリアセンサあるいはＣＭＯＳエリアセンサからなる。この撮像素子６は、受光した再生光Ｐをデジタル信号に変換し、ホログラム記録媒体Ｂにホログラムとして記録された２次元的な情報を読み出す。
【００２３】
次に、ホログラム記録装置Ａの作用について説明する。
【００２４】
記録時において、光源１からのレーザ光は、コリメータレンズ２を通って空間光変調器３に入射する。空間光変調器３の中央画素領域３１においては、記録情報に応じて各画素がオンオフ状態とされ、これにより所定の画素パターンからなる記録光Ｓが生成される。
【００２５】
一方、空間光変調器３の周辺画素領域３２においては、位相差０に相当する画素と位相差πに相当する画素のうち、所定の画素をオン状態とすることで所定の位相パターンからなる参照光Ｒが生成される。所定の位相パターンとしては、たとえばウォルシュ・アダマール変換の行列式に応じたパターンが挙げられる。このような位相パターンを変化させることにより、いわゆる位相多重記録を行うことができる。
【００２６】
このとき、参照光Ｒは、周辺画素領域３２の画素の大きさ（画素ピッチＴ）に応じた回折光として対物レンズ４へと導かれ、記録光Ｓは、中央画素領域３１の画素の大きさ（画素ピッチｔ）に応じた回折光として対物レンズ４へと導かれる。各画素からの回折光は、画素ピッチが大きくなるほど回折角が小さくなり、これにより光束密度が大きくなる。そのため、参照光Ｒは、記録光Ｓに比べて大きな入射角でホログラム記録媒体Ｂに照射されるものの、ある程度の光強度をもって参照光Ｒと干渉させられる。
【００２７】
これは、記録光Ｓの光束幅Ｗｓに対して参照光Ｒの光束幅Ｗｒを従来よりも小さくすることができることを意味する。このように参照光Ｒの光束幅Ｗｒを小さくすると、ホログラム記録媒体Ｂにおいて記録光Ｓと参照光Ｒが重ならない無駄露光領域がより小さくなる。そのため、無駄露光領域とともに全体の照射面積についても小さくなり、ひいてはホログラムの記録密度を高めることができる。
【００２８】
図４には、本実施形態のホログラム記録装置Ａと等価な光学系を示し、図５には、図４の光学系を用いた実験結果を示す。
【００２９】
図４に示す光学系Ａ’は、全画素が均一な大きさで形成された空間光変調器３’と、これと記録用の対物レンズ４との間に配置された開口フィルタＦとを備えて構成される。空間光変調器３’と対物レンズ４との間には、開口フィルタＦを挟むようにレンズ群Ｌ１が配置されており、再生用の対物レンズ５と撮像素子６との間にも、レンズ群Ｌ２，Ｌ３が配置されている。
【００３０】
本実施形態の構成のように、空間光変調器３の中央画素領域３１よりも周辺画素領域３２の画素を大きくするということは、光学系Ａ’において開口フィルタＦのアパーチャ倍率を小さくすることと光学的には同じ作用効果を生じる。ここで、開口フィルタＦの開口半径をＸ、レーザ光の波長をλ、レンズ群Ｌ１の焦点距離（空間光変調器３とレンズ群Ｌ１との間隔に相当）をｆ、空間光変調器３’の画素ピッチをＴとした場合、開口フィルタＦによる０次回折光と１次回折光との間隔がλ・ｆ／Ｔで表される。上記アパーチャ倍率とは、このλ・ｆ／Ｔに対する開口半径Ｘの割合を倍率で示したものである。このアパーチャ倍率は、周辺画素領域３２の画素ピッチＴに対する中央画素領域３１の画素ピッチｔの割合とみなすことができる。
【００３１】
このような光学系Ａ’においてアパーチャ倍率を変更する実験を行った。空間光変調器３’は、画素数が40000であり、各画素から再生信号が得られるものとする。図５に実験結果を示すように、アパーチャ倍率が０．４以上では、撮像素子６から出力される再生信号のＳＮＲが実用的に再生しうるレベルにあり、エラー個数も許容範囲内にある。つまり、アパーチャ倍率が０．４未満となると、解像限界を超えてしまうこととなる。このような観点に基づき、本実施形態の構成としては、周辺画素領域３２の画素ピッチＴに対する中央画素領域３１の画素ピッチｔの割合（ｔ／Ｔ）が０．４以上でなければならない。これを画素面積に置き換えて考えると、中央画素領域３１の平均画素面積をＳｓ、周辺画素領域３２の平均画素面積をＳｒとした場合、これらの平均画素面積Ｓｓ，Ｓｒについては、Ｓｓ＜Ｓｒ＜Ｓｓ／０．４／０．４（６．２５Ｓｓ）といった関係を満たさなければならない。そのため、本実施形態の構成としては、周辺画素領域３２の平均画素面積Ｓｒが中央画素領域３１の平均画素面積Ｓｓよりも大きいものの、再生時の解像限界から平均画素面積Ｓｒが平均画素面積Ｓｓの６．２５倍以上とならないように設定されている。
【００３２】
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、コアキシャル方式に適した対物レンズ４によって参照光Ｒの入射角が比較的大きくなるものの、ホログラム記録媒体Ｂにおける参照光Ｒの光強度を所要のレベルに保つことができるので、記録光Ｓと参照光Ｒとを良好に干渉させることができ、ひいてはホログラムを高解像度で記録することができる。
【００３３】
また、参照光Ｒの光強度を所要のレベルとしつつも従来に比べて無駄露光領域を小さくすることができるので、ホログラムを記録する際の照射面積をできる限り小さくすることができ、ひいては記録密度の向上を図ることができる。
【００３４】
図６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いる。図面に示されない構成要素については、先述した実施形態と同一であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３５】
図６に示すホログラム記録装置の空間光変調器３は、周辺画素領域が内側の第１環状領域３２Ａと外側の第２環状領域３２Ｂとに分けられている。第１および第２環状領域３２Ａ，３２Ｂの画素ピッチＴ１，Ｔ２は、いずれも中央画素領域３１の画素ピッチｔよりも大きい。また、第２環状領域３２Ｂの画素ピッチＴ２は、第１環状領域３２Ａの画素ピッチＴ１よりも大きく形成されている。また、先述した解像限界の観点から、本実施形態の構成としても、最大となる周辺画素領域３２Ｂの平均画素面積Ｓｒが中央画素領域３１の平均画素面積Ｓｓの６．２５倍以上とならないように設定されている。
【００３６】
このような構成のホログラム記録装置によれば、入射角がより大きくなる外側の第２環状領域３２Ｂほど画素ピッチＴ２が大きく形成されているので、第２環状領域３２Ｂからの参照光Ｒの光強度を所要のレベルに保ちつつも、その光束幅をより小さくすることができる。そのため、より一層無駄露光領域を小さくすることができる。
【００３７】
また、第１環状領域３２Ａからの参照光Ｒと第２環状領域３２Ｂからの参照光Ｒとでは、入射角が若干異なるので、これら第１および第２環状領域３２Ａ，３２Ｂを交互に制御することでいわゆる角度多重記録を行うことができ、ホログラムの多重度をより高めて記録密度を高めることができる。
【００３８】
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。
【００３９】
第１環状領域および第２環状領域は、たとえば同程度の画素ピッチとしてこれらの間に遮光領域を設けるようにしてもよい。また、これら第１環状領域と第２環状領域との間や、あるいは中央画素領域と周辺画素領域との間には、遮光領域を設けないようにしてもよい。
【００４０】
本発明は、以下の付記を有する。
【００４１】
（付記１）
光源からの光を空間光変調器で記録光と参照光とに分け、これら記録光および参照光を同一の対物レンズを通してホログラム記録媒体に照射することによりホログラムを記録するホログラム記録装置であって、上記空間光変調器は、複数の画素からなる光変調領域を有し、上記光変調領域は、上記光源からの光の一部を上記記録光として上記対物レンズへと導く中央画素領域と、その余の光あるいはその一部を上記参照光として上記対物レンズへと導く周辺画素領域とに分けられており、かつ、上記周辺画素領域を構成する複数の画素には、上記中央画素領域を構成する複数の画素よりも大きな画素が含まれていることを特徴とする、ホログラム記録装置。
【００４２】
（付記２）
上記周辺画素領域はさらに、複数の領域に区分されており、これらの領域は、外側のものほど大きな画素が含まれている、付記１に記載のホログラム記録装置。
【００４３】
（付記３）
上記周辺画素領域を構成する複数の画素の平均面積は、上記中央画素領域を構成する複数の画素の平均面積よりも大きくなっている、付記１に記載のホログラム記録装置。
【００４４】
（付記４）
上記中央画素領域と上記周辺画素領域との間には、遮光領域が設けられている、付記１ないし３のいずれかに記載のホログラム記録装置。
【００４５】
（付記５）
上記周辺画素領域は、隣接する画素間で所定の位相差を生じるように凹凸状に形成されている、付記１ないし４のいずれかに記載のホログラム記録装置。
【００４６】
（付記６）
上記中央画素領域の平均画素面積をＳｓ、上記周辺画素領域の平均画素面積をＳｒとした場合、これらの平均画素面積Ｓｓ、Ｓｒは、Ｓｓ＜Ｓｒ＜６．２５Ｓｓとなる関係を満たしている、付記１ないし５のいずれかに記載のホログラム記録装置。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】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２】図１に示すホログラム記録装置の要部を示す構成図である。
【図３】図１に示すホログラム記録装置の作用を説明するための模式図である。
【図４】図１に示すホログラム記録装置を等価な光学系を用いて説明するための説明図である。
【図５】図４の光学系を用いた実験結果を説明するための説明図である。
【図６】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構成図である。
【図７】従来のホログラム記録装置の作用を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００４８】
Ａ      ホログラム記録装置
Ｂ      ホログラム記録媒体
Ｓ      記録光
Ｒ      参照光
１      光源
３      空間光変調器
４      記録用の対物レンズ
３０    光変調領域
３１    中央画素領域
３２    周辺画素領域
３２Ａ  第１環状領域
３２Ｂ  第２環状領域
３３    遮光領域
【図１】
2008275817.tif 000003
【図２】
2008275817.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008275817.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2008275817.tif 000009