(57)【要約】【課題】安価に製造することが可能で、かつ、種々の断面形状の光ビームのビーム強度分布を平坦化することができるアポダイザを提供する。【解決手段】平板状の基板１０の表面にビーム補正部３０を形成し、該ビーム補正部３０に光ビームを透過させることにより光ビームのビーム強度分布を平坦化するアポダイザ１であって、上記ビーム補正部３０は光ビームに対し所定の透過率を有する薄膜３１、３１を複数枚同心状に積層・配置してなると共に、上記薄膜３１、３１は積層方向に徐々に小さくなる階段状とした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の基板の表面にビーム補正部を形成し、該ビーム補正部に光ビームを透過させることにより光ビームのビーム強度分布を平坦化するアポダイザであって、
上記ビーム補正部は光ビームに対し所定の透過率を有する薄膜を複数枚同心状に積層・配置してなると共に、上記薄膜は積層方向に徐々に小さくなる階段状としたことを特徴とするアポダイザ。
【請求項２】
上記ビーム補正部を構成する薄膜は同心円状に形成されてなることを特徴とする請求項１記載のアポダイザ。
【請求項３】
上記ビーム補正部を構成する薄膜は同心楕円状に形成されてなることを特徴とする請求項１記載のアポダイザ。
【請求項４】
上記薄膜は一定の吸収率を有する金属膜であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアポダイザ。
【請求項５】
上記薄膜は一定の反射率を有する誘電体膜であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアポダイザ。
【請求項６】
上記基板は表面に反射防止膜を有し、該反射防止膜の表面に上記ビーム補正部を形成してなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアポダイザ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ビームを透過させてビーム強度分布を平坦化するアポダイザに関し、より詳細には光ビームの透過量を場所によって異ならせることにより光ビームのビーム強度分布を平坦化するアポダイザに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からコンピュータ等に用いられる記憶装置としては、磁気や光によって情報を記録媒体に対して２次元的に書込み、読込みを行うものが広く用いられている。磁気を用いた記憶装置としては、フロッピー（登録商標）ディスクやハードディスクなどが知られており、光を用いた記憶装置としては、ＣＤやＤＶＤなどが知られている。これら記憶装置は、大容量化の要求に応えるため、これまでに記録密度に関して著しい進歩を果たしてきたものである。そして、さらなる大容量化のための手段として、ホログラムの原理を用いた記憶装置の開発が進められている。
【０００３】
ホログラム記憶装置は、情報をページ単位で記録、読込するもので、符号化されたページ単位の情報を、物体光と参照光の干渉により記録媒体に屈折率変化等のパターンとして書き込む。このパターンがホログラムとなっており、情報を記録媒体から読み込むには、参照光のみを記録媒体に入射させ、ホログラムのパターンで回折させることにより、書き込まれた情報を再生することができる。このように情報をページ単位で記録、読込することにより、情報をランダムにアクセスし、取り出す速度を速くすることができることが、ホログラム記憶装置の利点の一つである。このようなホログラム記憶装置については、例えば特許文献１に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−４３９０４号公報
【０００５】
このホログラム記憶装置において、物体光及び参照光として使用するレーザ光の強度は２次元的に見ると、図８左側に示すようにレーザ光の中心から周囲に向かうにつれ、そのビーム強度が低下する分布となっている。そのため、このまま物体光及び参照光として使用すると、記憶媒体上に書き込まれるパターンが明るさに分布を有するようになる。もともとこのパターンは明暗によって情報を符号化したものであるので、このような不必要な明暗の分布があると、情報を適切に書き込めない可能性がある。
【０００６】
そこで従来から、このようなビーム強度に分布を有するレーザ光などの光ビームについては、図８中央に示すような両面が球面凸状のレンズ状に加工されたアポダイザ１００を透過させることにより、ビーム強度分布の平坦化を行っている。すなわちこのようなアポダイザ１００は、光ビームに対して一定の吸収率を有する材質で形成されており、また、その中央部分が最も肉厚が厚く、周縁部分に向かうにつれて肉厚が薄くなっていることから、アポダイザ１００の周縁部分を通過した光ビームは略全部がそのまま通過し、また中央部分では大部分が吸収される。その結果、アポダイザ１００を通過した後の光ビームの強度分布は図８右側に示すように、頂上部分が平坦化した形状となり、不必要な明暗の分布をほとんど有しなくなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような両面が球面凸状のアポダイザ１００はその形状から、通過する光ビームを収束させてしまい、またこの収束に伴って収差が発生してしまう。収差をなくすにはアポダイザ１００の表面を非球面とするか、あるいは収差を補正するレンズをアポダイザ１００の後ろに設置する必要がある。しかし、アポダイザ１００の表面を非球面に加工したり、収差を補正するレンズを使用することは、装置のコストアップにつながる。また光ビームが断面楕円形など、３次元的にビーム強度が分布している場合、従来の構成のアポダイザ１００でビーム強度分布を同様に平坦化するには、表面を複雑な形状に加工する必要があり、技術的に困難が伴うと共にコストアップの原因となる。
【０００８】
本発明は以上の問題点を鑑みてなされたものであり、安価に製造することが可能で、かつ、種々の断面形状の光ビームのビーム強度分布を平坦化することができるアポダイザを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、平板状の基板の表面にビーム補正部を形成し、該ビーム補正部に光ビームを透過させることにより光ビームのビーム強度分布を平坦化するアポダイザであって、上記ビーム補正部は光ビームに対し所定の透過率を有する薄膜を複数枚同心状に積層・配置してなると共に、上記薄膜は積層方向に徐々に小さくなる階段状としたことを特徴として構成されている。
【００１０】
また本発明は、上記ビーム補正部を構成する薄膜は同心円状に形成されてなることを特徴として構成されている。
【００１１】
また本発明は、上記ビーム補正部を構成する薄膜は同心楕円状に形成されてなることを特徴として構成されている。
【００１２】
また本発明は、上記薄膜は一定の吸収率を有する金属膜であることを特徴として構成されている。
【００１３】
また本発明は、上記薄膜は一定の反射率を有する誘電体膜であることを特徴として構成されている。
【００１４】
また本発明は、上記基板は表面に反射防止膜を有し、該反射防止膜の表面に上記ビーム補正部を形成してなることを特徴として構成されている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。まず第一の実施形態について説明する。図１は本発明の第一の実施形態におけるアポダイザの正面図、図２は図１のＡ−Ａ断面及びＡ−Ａ断面での透過率を表す図、図３は光ビームの波長とアルミニウム薄膜の透過率の関係を表すグラフである。
本実施形態におけるアポダイザ１は図１、図２に示すように、円形平板状の基板１０と、この基板１０の表面に設けられる反射防止膜２０、及びこの反射防止膜２０の表面に設けられるビーム補正部３０からなる。
【００１６】
基板１０はアポダイザ１全体を保持するためのもので、ガラス材からなり入射した光ビームを略１００％透過する。この基板１０の光出射面１０ａ全面には、入射した光ビームが反射するのを防ぐ反射防止膜２０が形成されている。この反射防止膜２０はＴｉＯ２などの高屈折率からなる誘電体膜と、ＳｉＯ２等の低屈折率の材料からなる誘電体膜とを交互に成膜して形成される。
【００１７】
この反射防止膜２０の光出射面２０ａに設けられるビーム補正部３０は、アルミニウムからなる同心円状の薄膜３１、３１を積層して形成したものである。この薄膜３１、３１はそれぞれ略等しい膜厚に形成されたものであり、本実施形態においてはその膜厚は約２ｎｍとする。この薄膜３１、３１は光ビームに対して略一定の吸収率を有することにより、結果として光ビームに対して略一定の透過率を有するようになっている。このような薄膜３１、３１を積層して膜厚を厚くすることにより、図３に示すように光ビームに対する透過率を略一定の割合で下げることができる。なお、図３においてｘは積層した薄膜３１、３１の合計の膜厚（ｎｍ）である。
【００１８】
この同心円状の薄膜３１、３１は、反射防止膜２０側からその半径が徐々に小さくなるように形成されており、ビーム補正部３０全体としては、周縁側から中心側に向かうにつれて徐々に厚さが増加する階段形状となっている。その結果ビーム補正部３０は図２に示すように、同心円の中心側に向かうにつれて徐々に透過率が下がるようになる。
なお本実施形態では薄膜３１、３１の膜厚を約２ｎｍとし、４枚積層する構成としているが、薄膜３１、３１の膜厚をこれよりも薄くして積層枚数を増やすことにより、透過率が周縁側から中心部に向かってよりなめらかに低下するようにしてもよい。また、薄膜３１、３１の材料は特にアルミニウムに限られるものではなく、他の金属からなる薄膜でもよい。
【００１９】
アポダイザ１をこのような構成とすることで、周縁部分では略全ての光ビームを透過させ、中心部分では少量の光ビームを透過させることにより、光ビームのビーム強度分布の平坦化を行うことが可能となる。
また薄膜３１、３１の膜厚は約２ｎｍ程度と、光ビームの波長に比べて非常に薄いので、ビーム補正部３０がレンズ面のように機能することがないことから、従来のレンズ型のアポダイザと異なり光ビームの屈折・収差が生じず、レンズ面の非球面化や補正レンズの必要性といった高コスト化の原因を取り除くことができる。またアポダイザ１自体も、基板１０に反射防止膜２０を成膜し、アルミニウムからなる薄膜３１、３１を積層するだけなので、低コストで製造可能である。
【００２０】
なお、上記実施形態ではビーム補正部３０を構成する薄膜３１、３１として、一定の吸収率を有するアルミニウム製の薄膜を用いることとした。しかしこれに限らず、例えばＴｉＯ２やＳｉＯ２などの誘電体膜からなる反射膜を積層するようにしてもよい。この反射膜は光ビームに対して一定の反射率を有することから、光ビームに対して一定の透過率を有するようになっている。すなわち結果的に反射膜によっても、ビーム補正部３０の透過率が同心円の中心側に向かうにつれて徐々に下がっていくようにすることができる。特に、使用する光ビームが高出力レーザ光のときには、アルミニウムなどの一定の吸収率を有する薄膜を使用した場合にはレーザダメージが大きいことから、このような反射膜からなるビーム補正部３０は有効である。
【００２１】
以上、本発明の第一の実施形態について説明した。上記実施形態においては、アポダイザを通過する光ビームは断面円形となるビーム強度分布を有するものであった。しかし、使用する光ビームは図４に示すように、断面楕円形となるビーム強度分布を有するものもある。ここで図４上図は光ビームの横断面図、下図は上図のＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ断面のビーム分布を表す図である。このような光ビームは、上述した第一の実施形態のアポダイザではビーム強度分布の平坦化は難しい。以下、このような断面楕円形の光ビームのビーム強度分布を平坦化する、本発明の第二の実施形態におけるアポダイザについて説明する。
【００２２】
図５は本発明の第二の実施形態におけるアポダイザの正面図、図６は図５のＤ−Ｄ断面及びＤ−Ｄ断面での透過率を表す図、図７は図５のＥ−Ｅ断面及びＥ−Ｅ断面での透過率を表す図である。本実施形態におけるアポダイザ２はその概略は第一の実施形態とほぼ同様であり、基板４０の光出射面４０ａ全面に反射防止膜５０が形成され、この反射防止膜５０の光出射面５０ａにはアルミニウム製の薄膜６１、６１からなるビーム補正部６０が設けられている。ただし、本実施形態におけるアポダイザ２は、図５に示すようにビーム補正部６０が楕円形に形成されている点で第一の実施形態と異なる。すなわち、このビーム補正部６０を構成する薄膜６１、６１はそれぞれ同心楕円状に形成されており、図６、図７に示すように、中心から同じ距離でも透過率がその場所によって異なる構成となっている。
【００２３】
アポダイザ２をこのような構成とすることにより、図４に示すような断面楕円形状の光ビームであってもビーム強度分布を平坦化することが可能となる。またこのようなアポダイザ２は同心楕円状の薄膜６１、６１を積層すればよいだけなので、従来のアポダイザによって楕円形状の光ビームを平坦化しようとする場合に比べて、その加工・製造が非常に容易である。
なお、本実施形態においても、ビーム補正部６０を構成する薄膜として、誘電体膜からなる反射膜を用いる構成としてもよいのは、第一の実施形態と同様である。
【００２４】
【発明の効果】
以上本発明によれば、アポダイザは平板状の基板の表面にビーム補正部を形成し、ビーム補正部は光ビームに対し所定の透過率を有する薄膜を複数枚同心状に積層・配置してなると共に、薄膜は積層方向に徐々に小さくなる階段状としたことから、周縁部分では略全ての光ビームを透過させ、中心部分では少量の光ビームを透過させることにより、光ビームのビーム強度分布の平坦化を行うことが可能となる。
また薄膜の膜厚は光ビームの波長に比べて非常に薄いので、ビーム補正部がレンズ面のように機能することがないことから、従来のレンズ型のアポダイザと異なり光ビームの屈折・収差が生じず、レンズ面の非球面化や補正レンズの必要性といった高コスト化の原因を取り除くことができる。またアポダイザ自体も基板に薄膜を積層するだけなので、低コストで製造可能である。
【００２５】
また本発明によれば、ビーム補正部を構成する薄膜は同心円状に形成されてなることから、断面円形の光ビームのビーム強度分布を平坦化することが可能となる。
【００２６】
また本発明によれば、ビーム補正部を構成する薄膜は同心楕円状に形成されてなることから、断面楕円形の光ビームのビーム強度分布を平坦化することが可能となる。またこのようなアポダイザは、従来のアポダイザによって楕円形状の光ビームを平坦化しようとする場合に比べて、その加工・製造が非常に容易である。
【００２７】
また本発明によれば、薄膜は一定の吸収率を有する金属膜であることから、中央側ほど透過率が低いビーム補正部を形成することが可能となる。
【００２８】
また本発明によれば、薄膜は一定の反射率を有する誘電体膜であることから、中央側ほど透過率が低いビーム補正部を形成することが可能となる。特に使用する光ビームが高出力レーザ光のときには、このような構成は有効である。
【００２９】
また本発明によれば、基板は表面に反射防止膜を有し、該反射防止膜の表面に上記ビーム補正部を形成してなることから、基板の表面において入射した光ビームが反射するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態におけるアポダイザの正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面、及びＡ−Ａ断面の透過率を表す図である。
【図３】光ビームの波長とアルミニウム薄膜の透過率の関係を表すグラフである。
【図４】楕円形の光ビームの横断面図及びビーム強度分布を表す図である。
【図５】本発明の第二の実施形態におけるアポダイザの正面図である。
【図６】図５のＤ−Ｄ断面及びＤ−Ｄ断面での透過率を表す図である。
【図７】図５のＥ−Ｅ断面及びＥ−Ｅ断面での透過率を表す図である。
【図８】平坦化前後の光ビームのビーム強度分布、及び従来のアポダイザを表す図である。
【符号の説明】
１      アポダイザ
２      アポダイザ
１０      基板
２０      反射防止膜
３０      ビーム補正部
３１      薄膜
４０      基板
５０      反射防止膜
６０      ビーム補正部
６１      薄膜
【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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【図８】
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