(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射光を出射する光源と、
前記照射光を、情報を担持する情報光に変換する空間光変調器と、
前記情報光と参照光との干渉によって生じる干渉縞によって、前記情報をホログラムとして記録可能な光情報記録媒体に前記情報光および前記参照光を集光させる集光レンズと、
前記空間光変調器から出射した前記情報光を前記集光レンズに伝搬させるリレーレンズと、
前記空間光変調器と前記リレーレンズとの間に設けられ、空気の屈折率より大きく、かつ前記リレーレンズの屈折率より小さい屈折率を有し、前記情報光を屈折して透過させる透過手段と、
を備えたことを特徴とする光情報記録装置。
【請求項２】
前記透過手段は、さらに前記リレーレンズから前記集光レンズまで延在して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録装置。
【請求項３】
前記透過手段は、空気の屈折率より大きく、かつ前記リレーレンズの屈折率より小さい屈折率を有する透過物質と、前記透過物質を保持する保持部材とを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の光情報記録装置。
【請求項４】
前記透過物質は、セダー油またはシーダ油であることを特徴とする請求項３に記載の光情報記録装置。
【請求項５】
前記リレーレンズは、一対のレンズを備え、
前記一対のレンズの中で、前記情報光の入射側に配置されたレンズの前記情報光の入射面は非球面で形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光情報記録装置。
【請求項６】
前記空間光変調器は、前記光源から出射された前記照明光を透過して前記情報光に変換することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光情報記録装置。
【請求項７】
前記空間光変調器は、前記光源から出射された前記照明光を反射して前記情報光に変換することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光情報記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報をホログラムとして光情報記録媒体に記録する光情報記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光の波長が短くなるとともに、対物レンズの開口数が高くなることによって、ＣＤからＨＤ  ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙへと大容量化を遂げてきた従来の光ディスクは、波長４０５ｎｍ帯の青紫色半導体レーザを用いるＨＤ  ＤＶＤ、Ｂｌｕｅ−ｒａｙの技術によりほぼ方式限界に近づくといわれている。光ディスクのさらなる飛躍的な大容量化を実現するためには、新たな記録再生方式の確立が必要である。このような状況の中、次世代高密度光ストレージとして、体積記録、多層記録、近接場記録など様々な方式が提案され、その実現性が検討されている。このような種種の方式の中で、ホログラフィを用いた体積記録型光ディスクは、次世代高密度光ディスクの有望な候補と考えられる。近年、高感度なホログラム記録媒体の開発や、大容量化を裏付ける実験などが相次いで発表され、ホログラフィを用いた体積記録型光ディスクの実用化を視野に入れた研究開発が盛んに推進されている。
【０００３】
ホログラフィを用いた体積記録型光ディスク（以下、「ホログラフィック光ディスク」という。）の記録原理は、次のようなものである。ホログラフィック光ディスクの情報記録層の中で情報光と参照光を干渉させることにより、情報を微細な干渉縞として３次元的に記録層に記録する。また、ホログラフィック光ディスクでは、記録層の同一の場所あるいは重なり合う場所に複数の情報（ページデータ）を多重記録することが可能である。このため、ＨＤ  ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙ等に代表される、ピットやマークにより平面内に情報を記録する現行の光ディスクより格段の大容量化を実現することができる。
【０００４】
ホログラフィック光ディスクの記録再生の方式は、情報光と参照光を異なる角度で光ディスクの記録層に入射して干渉させる２光束方式と、情報光と参照光とを同軸で光ディスクの記録層に入射して干渉させるコアキシャル方式（コリニア方式）に大別される。
【０００５】
２光束方式を例にあげて説明すると、半導体レーザ等の光源から出射したレーザ光は、偏光ビームスプリッタにより２つの光束に分割される。分割された２光束のうち、偏光ビームスプリッタを透過した光側は、空間光変調器に入射され光強度変調または位相変調を受け、情報を担持した情報光に変換される。その後、情報光は、対物レンズによりホログラフィック光ディスクの記録層に収束照射される。
【０００６】
一方、偏光ビームスプリッタで反射された光束は、波長板で情報光と同方向の偏光にされ、ビーム縮小系で所定のビーム径に縮小された後、参照光としてホログラフィック光ディスクの記録層に照射される。ホログラフィック光ディスクの記録層において、情報光と参照光が重なり微細な干渉縞として情報が記録される（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
このような光学系では、空間光変調器と対物レンズの間に、空間フィルタを配置することが一般的に行われている。この空間フィルタは、一対のリレーレンズと、虹彩絞りを有する。
【０００８】
このようなホログラフィック記録方式において、ホログラフィック光ディスクの同一場所に複数のページデータを記録する方式として、レーザ光のホログラフィック光ディスクに対する照射位置をわずかにシフトしながら記録するシフト多重記録を行う場合には、ホログラフィック光ディスクに入射する情報光の光束径はできるだけ縮小化することが好ましい。
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１０８２１号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、空気中でのレーザ光の波長をλ0、空間光変調器の画素ピッチをＰ、空間光変調器側のリレーレンズの焦点距離をｆ1、対物レンズ側のリレーレンズの焦点距離をｆ2、は対物レンズの焦点距離をｆ3とすると、空間光変調器、リレーレンズ、対物レンズ、ホログラフィック光ディスクの配置関係から、ホログラフィック光ディスクに入射する情報光の光束径Ｄは次の（１）式で示される。
【００１１】
【数１】
0004861264.tif 000002
【００１２】
情報光の光束径Ｄを縮小するためには、（１）式より、レーザ光の波長λ0を短くする、空間光変調器の画素ピッチＰを大きくする、空間光変調器側のリレーレンズの焦点距離ｆ1を小さくする、対物レンズ側のリレーレンズの焦点距離ｆ2を大きくする、あるいは対物レンズの焦点距離ｆ3を小さくすることが考えられる。
【００１３】
しかしながら、情報光の光束径の縮小化は、ホログラフィック記録装置の小型化や光学系の光路確保とトレードオフの関係にある。すなわち、レーザ光を短波長化する点については、現行の波長４０５ｎｍ帯青紫色レーザより短波長化することは現実的ではない。また、空間光変調器の画素ピッチを大きくする点については、画素ピッチが大きくなると空間光変調器で変調するデータ量が減少してしまう。また、空間光変調器側のリレーレンズの焦点距離を小さくする点については、画素ピッチに基づく空間光変調器の大きさを考慮すると、レンズ口径がある程度必要であるため極端な短焦点化は困難である。対物レンズ側のリレーレンズの焦点距離を大きくする点については、光路が伸びることで光学系が過大となりホログラフィック記録装置が大型化してしまう。対物レンズの焦点距離を小さくする点については、参照光の入射光路を確保する必要があり、ホログラフィック記録装置が大型化してしまうるため困難である。
【００１４】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光情報記録装置を大型化することなく情報記録媒体の高記録密度を実現することができる光情報記録装置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】
【００１５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる光情報記録装置は、照射光を出射する光源と、前記照射光を、情報を担持する情報光に変換する空間光変調器と、前記情報光と参照光との干渉によって生じる干渉縞によって、前記情報をホログラムとして記録可能な光情報記録媒体に前記情報光および前記参照光を集光させる集光レンズと、前記空間光変調器から出射した前記情報光を前記集光レンズに伝搬させるリレーレンズと、前記空間光変調器と前記リレーレンズとの間に設けられ、空気の屈折率より大きく、かつ前記リレーレンズの屈折率より小さい屈折率を有し、前記情報光を屈折して透過させる透過手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、情報記録媒体に入射する情報光の光束径を縮小化して、光情報記録装置を大型化することなく、情報記録媒体の高記録密度を実現することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光情報記録装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる光情報記録再生装置の光学系の構成図である。ここで、光学系とは、後述する空間光変調器からホログラフィック光ディスクまでの間の光学系を指す。実施の形態１にかかる光情報記録装置は、ホログラフィック光ディスク２０５の情報記録層に対して情報光と参照光とを干渉させることによって情報をホログラフィとして記録し、またホログラフィック光ディスク２０５の情報記録層に記録された情報を参照光を照射することにより再生するものである。本実施の形態の光情報記録再生装置では、情報光と参照光を異なる角度で光ディスクの記録層に入射して干渉させる２光束方式を採用している。
【００１９】
実施の形態１にかかる光情報記録再生装置の光学系は、図１に示すように、レーザ光を出射する半導体レーザ２０１と、偏光ビームスプリッタ２０２と、空間光変調器２０３と、透過物質１０２が充填された保持部材１０３と、空間フィルタ３０１と、対物レンズ２０４，６０１と、波長板２０６と、ミラー２０８，２０９，６０６と、ビーム縮小光学系２０７と、リレーレンズ６０２ａ，６０３ｂと、ＣＭＯＳまたはＣＣＤ等の２次元撮像素子６０３とを主に備えている。図１には、記録のための光学系と再生のための光学系が示されている。図２は、空間光変調器２０３からホログラフィック光ディスク２０５までの間の光学系の拡大図である。
【００２０】
ここで、図１および図２において、空間光変調器２０３側のリレーレンズ３０１ａの焦点距離をｆ1、対物レンズ２０４側のリレーレンズ３０１ｂの焦点距離をｆ2、は対物レンズ２０４の焦点距離をｆ3で示している。
【００２１】
半導体レーザ２０１は、波長４０５ｎｍ帯の青紫色レーザ光を記録再生用のレーザ光として出射するものである。半導体レーザ２０１から出射した直線偏光のレーザ光は偏光ビームスプリッタ２０２により２つの光束に分割される。２つの光束のうち偏光ビームスプリッタ２０２を透過した光束は、空間光変調器２０３に入射して、空間光変調器２０３によって光強度変調または位相変調を受けて、情報を担持する情報光に変換される。
【００２２】
実施の形態１では、空間光変調器２０３として、透過型の液晶素子を用いている。情報光は、記録すべき情報をデジタル符号化してエラー訂正符号を織り込んだ２値化パターンの情報（データページ）を担持する光であり、多数の明点と暗点を有する。
【００２３】
情報光は、通過物質を透過して空間フィルタ３０１に入射される。なお、透過物質１０２の詳細については後述する。
【００２４】
空間フィルタ３０１は、一対のリレーレンズ３０１ａ，３０１ｂと、虹彩絞り３０１ｃとで構成されている。リレーレンズ３０１ａ，３０１ｂは、空間光変調器２０３を透過した情報光を対物レンズ２０４に伝搬させるものである。虹彩絞り３０１ｃは、リレーレンズ３０１ａからの情報光から不要な高次回折光やノイズを除去するものである。
【００２５】
空間フィルタ３０１により不要な高次回折光やノイズが除去された情報光６０４は、対物レンズ（集光レンズ）２０４によりホログラフィック光ディスク２０５に収束して照射される。
【００２６】
一方、偏光ビームスプリッタ２０２により分割された２つの光束のうち偏光ビームスプリッタ２０２で反射した光束は、波長板２０６で情報光と同一方向に偏光され、ビーム縮小光学系２０７によって所定の光束径に縮小される。そして、光束径が縮小された後、参照光６０５としてホログラフィック光ディスク２０５に照射される。
【００２７】
ホログラフィック光ディスク２０５の情報記録層では、このように照射された情報光６０４と参照光６０５とが干渉して微細な干渉縞として３次元的に情報が記録される。
【００２８】
ここで、実施の形態１では、駆動装置（図示せず）により、ホログラフィック光ディスク２０５をシフト多重記録のシフト距離移動させ（シフトし）、順次、次の情報を上述のように記録して多重記録を行う。
【００２９】
ホログラフィック光ディスクの情報記録層の材質としてはフォトポリマーを用いている。フォトポリマーは、重合性化合物（モノマー）の光重合を利用した感光材料であり、主成分としてモノマー、光重合開始剤、及び記録前後での体積保持の役割を担う多孔質状のマトリクスを含有するのが一般的である。また、ホログラフィック光ディスクの情報記録層の膜厚は信号再生に十分な回折効率を得るために数１００μｍ程度としている。
【００３０】
また、ホログラフィック光ディスク２０５の情報記録層に記録された情報を再生する場合には、情報が記録されたホログラフィック光ディスク２０５の情報記録層に参照光６０５を照射する。そして、情報記録層中に記録された干渉縞からの参照光がホログラフィック光ディスク２０５の参照光の照射面側と反対側の面に透過した透過回折光を対物レンズ６０１に導入して平行光束とし、さらにミラー６０６で当該平行光束を反射させる。その後、この反射光を、リレーレンズ６０２ａ，６０２ｂによって２次元撮像素子６０３に結像させて、結像した光を２次元画像として取得する。そして、情報再生時には、駆動装置（図示せず）によりホログラフィック光ディスク２０５をシフト距離移動させて（シフトし）、順次、記録された情報を上述のように再生していく。
【００３１】
本実施の形態では、図１および図２に示すように、空間光変調器２０３と、空間光変調器２０３側のリレーレンズ３０１ａとの間に、中空構造の保持部材１０３を配置し、保持部材１０３の中空部に、空間光変調器２０３を透過した情報光が導入されるように構成している。そして、保持部材１０３の中空部には透過物質１０２を充填している。なお、図１および２において、保持部材１０３は断面で表している。
【００３２】
この透過物質１０２は、空間光変調器２０３を透過した情報光を屈折して透過するとともに、空気の屈折率（約１．０）より大きく、かつリレーレンズ３０１ａの屈折率より小さい屈折率を有する物質であり、例えば、セダー油またはシーダ油である。ただし、透過物質１０２は、リレーレンズ３０１ａの屈折率に応じて任意に選択することができる。
【００３３】
本実施の形態において、空間光変調器２０３とリレーレンズ３０１ａとの間に、このような透過物質１０２を設けた理由について説明する。
【００３４】
図３は、空間変調器２０３からホログラフィック光ディスク２０５までの情報光の照射状態を示す模式図である。図４は、空間変調器２０３の一画素からの光の照射状態を示す模式図である。ここで、照射状態とは、一画素からの光に着目した場合のホログラフィック光ディスク２０５までの情報光の照射状態を指す。ずなわち、図４における一画素からの光束を全画素について示すと、図３に示すような照射状態となる。なお、図３、４では、透過物質１０２を省略している。
【００３５】
なお、焦点距離は、図示した距離となり、空間光変調器２０３の像は対物レンズ２０４のリレーレンズ３０１ｂ側の焦点位置（図４におけるｆ2とｆ3の境界の点線位置）に結像される。
【００３６】
空間光変調器２０３の一画素から出た情報光４０１は、図４に示すように、発散、平行、収束、平行の状態に変化してホログラフィック光ディスク２０５の情報記録層に照射される。すなわち、空間光変調器２０３の一画素から発した光は略点光源と見なせるため、球面波としてリレーレンズ３０１ａに入射し、リレーレンズ３０１ａを屈折透過した後は平行光束になる。次いで、この平行光束がリレーレンズ３０１ｂを屈折透過した後は、集光光束となる。その後、この集光光束は、対物レンズ２０４を屈折透過して平行光束になり、ホログラフィック光ディスク２０５に入射される。ホログラフィック光ディスク２０５に入射する情報光の光束径Ｄは、空間光変調器の画素ピッチをＰ、半導体レーザ２０１から出射するレーザ光の空気中での波長をλ0とすると、前述の（１）式で表される。
【００３７】
（１）式において、２λ0／Ｐは、空間光変調器２０３の一画素の光の広がり角４０２を表す。従って、焦点距離ｆ1のリレーレンズ３０１ａにおいて光束径は２λ0ｆ1／Ｐとなる。
【００３８】
その後、焦点距離ｆ2のリレーレンズ３０１ｂと焦点距離ｆ3の対物レンズ２０４で情報光の光束径がｆ3／ｆ2倍となり、その結果、光束径Ｄは（１）式で表されることになる。
【００３９】
ホログラフィック光ディスク２０５の情報記録層中で、（１）式で表される光束径Ｄを有する情報光６０４と参照光６０５とが干渉して干渉縞４０４が形成され情報がホログラムとして記録される。
【００４０】
そして、図３および図４に示すように、駆動装置（図示せず）によりホログラフィック光ディスク２０５をシフト距離４０３移動させることによってシフト多重記録を行う。シフト多重記録の際に、シフト距離４０３が短い程、高密度記録を実現することができるが、このためには情報光６０４の光束径Ｄを縮小することが必要である。
【００４１】
（１）式の各パラメータからわかるように、光束径Ｄを縮小するためには、以下の手法が考えられる。
【００４２】
［手法１］半導体レーザ２０１から出射するレーザ光の波長λ0の短波長化
［手法２］空間光変調器２０３の画素ピッチＰの拡大化
［手法３］空間光変調器２０３側のリレーレンズ３０１ａの焦点距離ｆ1の短焦点化
［手法４］対物レンズ２０４側のリレーレンズ３０１ｂの焦点距離ｆ2の長焦点化
［手法５］対物レンズ２０４の焦点距離ｆ3の短焦点化
しかしながら、手法１による場合には、現行の波長４０５ｎｍ帯青紫色レーザより短波長化することは現実的ではない。手法２による場合には、画素ピッチＰが大きくなると空間光変調器２０３で変調するデータ量が減少してしまう。手法３による場合には、約５００×５００ピクセルを有し、画素ピッチが１５μｍである空間光変調器２０３のサイズは、５００×１５μｍ＝７．５ｍｍとなる。この空間光変調器２０３のサイズを考慮すると、リレーレンズ３０１ａのレンズ口径がある程度必要であるため極端な短焦点化は困難である。手法４による場合には、長焦点化に伴って光路が伸びることにより、光学系が過大となり装置の小型化を実現することが困難となる。手法５による場合には、参照光の入射光路を確保する必要があるため、やはり光学系が過大となり装置小型化を実現することが困難となる。
【００４３】
そこで、本実施の形態にかかる光情報記録再生装置では、空間光変調器２０３と、空間光変調器２０３側のリレーレンズ３０１ａとの間に、透過物質１０２を充填した保持部材１０３を設け、（１）式における（２λ0／Ｐ）の値を実質的に小さくすることによって、手法１〜５によらず情報光の光束径Ｄを縮小化している。
【００４４】
すなわち、保持部材１０３に充填された透過物質１０２は、空気の屈折率（約１．０）より大きい屈折率を有する物質であるので、透過物質１０２の屈折率をｎとすると、透過物質１０２内を屈折して透過する情報光の波長は（１／ｎ）倍だけ短くなる。このため、空間光変調器２０３の一画素から発する情報光の広がり角１０１（図２参照）は、２λ0／（ｎＰ）となり、空間光変調器２０３とリレーレンズ３０１ａの間に透過物質１０２がない従来の装置と比較して、広がり角１０１が（１／ｎ）倍小さくなる。言い換えれば、（１）式における（２λ0／Ｐ）の値は、情報光が透過物質１０２内を屈折して透過することによって実質的に２λ0／（ｎＰ）となり、レーザ光の波長λ0，リレーレンズ３０１ａ，３０１ｂの焦点距離ｆ1，ｆ2、対物レンズ２０４の焦点距離ｆ3を変更することなく、情報光の光束径Ｄを小さくすることができる。
【００４５】
本実施の形態では、さらに、透過物質１０２の屈折率ｎを考慮して、屈折率ｎより大きい屈折率を有するようにリレーレンズ３０１ａのレンズ形状を設計している。これによって、空間光変調器２０３とリレーレンズ３０１ａの間に、空気の屈折率より大きい屈折率ｎの透過物質１０２を介在させても、リレーレンズ３０１ａでの屈折力が低下することはない。
【００４６】
次に、このようなリレーレンズ３０１ａのレンズ形状を最適化した設計例について説明する。図５は、リレーレンズ３０１ａのレンズ形状を最適化した設計例を説明するための模式図である。図５の設計例において、空間光変調器２０３は透過型の液晶素子を用い、透過物質１０２としては屈折率１．５を想定した。また、リレーレンズ３０１ａとして非球面レンズを用いている。図５において、符号５０３は情報光が集光する位置（光スポット）である。
【００４７】
非球面レンズの硝材は、ＬＡＳＦＮ９を用いており、屈折率はレーザ波長４０５ｎｍにおいて１．８５０２６である。非球面レンズであるリレーレンズ３０１ａは、空間光変調器２０３側の面３０１ｄ（以下、「第１面」）が非球面であり、情報光の出射側である対物レンズ２０４側の面（以下、「第２面」という。）を球面の構成としている。
【００４８】
本実施の形態のリレーレンズ３０１ａのレンズ設計例において、レンズ厚は３．６ｍｍ、焦点距離ｆ1は１０ｍｍ、レンズ開口数は０．２５である。空間光変調器２０３の大きさ（５００×１５μｍ＝７．５ｍｍ）を考慮すると、焦点距離ｆ1＝１０ｍｍ程度が必要となる。
【００４９】
また、本実施の形態のリレーレンズ３０１ａのレンズ設計例におけるレンズ形状データを、表１に示す。
【００５０】
【表１】
0004861264.tif 000003
【００５１】
また、この例における非球面の定義式および各パラメータの定義は（２）式のとおりである。
【００５２】
【数２】
0004861264.tif 000004
【００５３】
また、本実施の形態のリレーレンズ３０１ａのレンズ設計例において、レンズ性能の指標である波面収差の標準偏差は、１．０５×１０-7λｒｍｓであり、回折限界性能といわれる０．０７λｒｍｓ以下を十分満足している。
【００５４】
なお、かかるリレーレンズ３０１ａのレンズ設計は一例であり、これに限定されるものではない。例えば、リレーレンズ３０１ａを両面非球面レンズとして構成し、トレランス特性等を含めたレンズ性能を向上することも可能である。
【００５５】
次に、情報光の光束径Ｄの具体的数値の例について説明する。従来の一般的な光情報記録再生装置の光学系において、レーザ光の波長λ0は４０５ｎｍ、空間光変調器２０３の画素ピッチＰは約１５μｍ程度であり、リレーレンズ３０１ａの焦点距離ｆ1＝１０ｍｍ、リレーレンズ３０１ｂの焦点距離ｆ2＝１００ｍｍとし、対物レンズ２０４の焦点距離ｆ3＝２０ｍｍとする。この場合、ホログラフィック光ディスク２０５に入射する情報光の光束径Ｄは１００μｍ程度となる。このため、シフト多重記録を実行する際のシフト距離４０３は、光束径Ｄ＝１００μｍに制約され、これ以上小さくすることができない。
【００５６】
これに対し、本実施の形態にかかる光情報記録再生装置において、上述の例では、空間光変調器２０３とリレーレンズ３０１ａの間に透過物質１０２の屈折率ｎ（＝１．８５０２６）を設けているので、透過物質１０２内での情報光の波長は（１／ｎ）倍され、（１）により、光束径Ｄ＝７０μｍ程度となって縮小される。このため、シフト多重記録の際のシフト距離４０３も従来の装置に比べて小さくすることができる。
【００５７】
シフト多重記録のシフト方向は、２次元方向、すなわち、ホログラフィック光ディスク２０５のトラック方向とトラックと垂直な方向である径方向の２方向である。このため、記録密度は、屈折率の２乗倍に高めることが可能となる。上述した例の場合、記録密度は、従来の装置と比較して１．５×１．５＝２．２５倍になり、また、リレーレンズ３０１ａの形状の最適化により、光情報記録再生装置を大型化することなく、ホログラフィック光ディスク２０５の記録密度の向上を図ることができる。
【００５８】
ここで、顕微鏡技術において、対物レンズと観察対象物質の間を、水やオイル等の高屈折率の物質に浸して（いわゆる油浸にして）、対物レンズの解像度を高める技術がある。しかしながら、実施の形態１にかかる光情報記録再生装置の技術は、レンズの解像度を向上させるために高屈折率の透過物質を使用するのではなく、空間光変調器２０３を用いてホログラフィック光ディスクへの高密度記録を行うための技術であり、顕微鏡技術における上記技術とは根本的に異なっている。
【００５９】
すなわち、実施の形態１にかかる光情報記録再生装置では、空間光変調器２０３とリレーレンズ３０１ａとの間に、空気の屈折率より大きい屈折率の透過物質１０２を設け、かつ透過物質１０２の屈折率がリレーレンズ３０１ａの屈折率より小さくなるようにリレーレンズ３０１ａのレンズ形状を最適化して設計することによって、空間光変調器２０３の一画素からの回折広がり角を縮小化してホログラフィック光ディスク２０５に入射する情報光の光束径Ｄを小さくている。そして、これにより、光情報記録再生装置を大型化することなく、ホログラフィック光ディスク２０５の高記録密度化を図ることができる。
【００６０】
（実施の形態２）
実施の形態１にかかる光情報記録再生装置では、空間光変調器２０３として、透過型の液晶素子を用いていたが、この実施の形態２にかかる光情報記録再生装置では、反射型の空間光変調器を用いている。
【００６１】
図６は、実施の形態２にかかる光情報記録再生装置の光学系の構成図である。実施の形態２にかかる光情報記録装置でも、実施の形態１と同様に、２光束方式を採用している。
【００６２】
実施の形態２にかかる光情報記録再生装置の光学系は、図６に示すように、レーザ光を出射する半導体レーザ２０１と、偏光ビームスプリッタ２０２と、空間光変調器７０１と、透過物質１０２が充填された保持部材１０３と、空間フィルタ３０１と、対物レンズ２０４，６０１と、波長板２０６と、ミラー６０８，６０９，６０６，６１０と、ビーム縮小光学系２０７と、リレーレンズ６０２ａ，６０３ｂと、ＣＭＯＳまたはＣＣＤ等の２次元撮像素子６０３とを主に備えている。図２は、空間光変調器２０３からホログラフィック光ディスク２０５までの間の光学系の拡大図である。
【００６３】
図７は、空間光変調器２０３からホログラフィック光ディスク２０５までの間の光学系の拡大図である。ここで、図６および図７において、空間光変調器７０１側のリレーレンズ３０１ａの焦点距離をｆ1、対物レンズ２０４側のリレーレンズ３０１ｂの焦点距離をｆ2、は対物レンズ２０４の焦点距離をｆ3で示している。
【００６４】
実施の形態２では、空間光変調器７０１は、反射型のデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いている。そして、このＤＭＤ７０１とリレーレンズ３０１ａとの間に、実施の形態１と同様に、中空構造の保持部材１０３を配置し、保持部材１０３の中空部に、ＤＭＤ７０１で反射した情報光が導入されるように構成している。そして、保持部材１０３の中空部に、ＤＭＤ７０１で反射した情報光を透過するとともに、実施の形態１と同様に、空気の屈折率（約１．０）より大きく、かつリレーレンズ３０１ａの屈折率より小さい屈折率ｎを有する透過物質１０２を充填した構造となっている。
【００６５】
半導体レーザ２０１から出射した直線偏光のレーザ光は偏光ビームスプリッタ２０２により２つの光束に分割される。２つの光束のうち偏光ビームスプリッタ２０２で反射した光束は、波長板２０６により偏光され、ミラー６１０で反射されて空間光変調器であるＤＭＤ７０１に入射する。そして、かかる光束は、ＤＭＤ７０１によって光強度変調または位相変調を受けて、情報を担持する情報光に変換される。そして、この情報光は、通過物質１０２を透過して空間フィルタ３０１に入射される。
【００６６】
空間フィルタ２０４は、実施の形態１と同様に、一対のリレーレンズ３０１ａ，３０１ｂと、虹彩絞り３０１ｃとで構成されている。空間フィルタ３０１により不要な高次回折光やノイズが除去された情報光６０４は、対物レンズ（集光レンズ）２０４によりホログラフィック光ディスク２０５に収束して照射される。
【００６７】
一方、偏光ビームスプリッタ２０２により分割された２つの光束のうち偏光ビームスプリッタ２０２を透過した光束は、波長板２０６で情報光と同一方向に偏光され、ビーム縮小光学系２０７によって所定の光束径に縮小される。そして、光束径が縮小された後、ミラー６０８、６０９で反射して参照光６０５としてホログラフィック光ディスク２０５に照射される。
【００６８】
ホログラフィック光ディスク２０５の情報記録層では、このように照射された情報光６０４と参照光６０５とが干渉して微細な干渉縞として３次元的に情報が記録される。
【００６９】
ここで、実施の形態２においても、駆動装置（図示せず）により、ホログラフィック光ディスク２０５をシフト多重記録のシフト距離移動させ（シフトし）、順次、次の情報を上述のように記録して多重記録を行う。
【００７０】
また、ホログラフィック光ディスク２０５の情報記録層に記録された情報を再生する光学系については、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００７１】
本実施の形態における透過物質１０２は、実施の形態１と同様に、空気の屈折率（約１．０）より大きく、かつリレーレンズ３０１ａの屈折率より小さい屈折率ｎを有する物質であり、またＤＭＤ７０１側のリレーレンズ３０１ａのレンズ形状の設計も実施の形態１と同様である。従って、実施の形態２にかかる光情報記録装置によっても、実施の形態１と同様に、光情報記録再生装置を大型化することなく、ホログラフィック光ディスク２０５に入射する情報光の光束径Ｄを縮小化して、ホログラフィック光ディスク２０５の記録密度の向上を図ることができる。
【００７２】
（実施の形態３）
実施の形態１および２にかかる光情報記録再生装置では、空間光変調器２０３，７０１からリレーレンズ３０１ａとの間に透過物質１０２を設けた構造としていたが、この実施の形態３では、空間光変調器２０３から対物レンズまでの間に透過物質１０２を設けたものである。
【００７３】
図８は、空間光変調器２０３からホログラフィック光ディスク２０５までの間の光学系の拡大図である。図８に示すように、実施の形態３にかかる光情報記録装置では、中空構造の保持部材８０３を、透過型の液晶素子である空間光変調器２０３と対物レンズ２０４との間に設けている。すなわち、実施の形態１および２において、空間光変調器２０３，７０１からリレーレンズ３０１ａまでに設けられていた保持部材８０３を、さらに、対物レンズ２０４まで延在して設けている。そして、保持部材８０３の中空部に、リレーレンズ３０１ａ，３０ｂを設け、中空部を透過物質１０２で充填している。すなわち、本実施の形態では、空間光変調器２０３−リレーレンズ３０１ａ間、リレーレンズ３０１ａ−３０１ｂ間、リレーレンズ３０１ｂ−対物レンズ２０４間に透過物質１０２を充填して、空間光変調器２０３、リレーレンズ３０１ａ，３０１ｂ、対物レンズ２０４の光学系を単一のパッケージとした構造となっている。
【００７４】
この透過物質１０２は、空気の屈折率より大きく、かつリレーレンズ３０１ａの屈折率より小さい屈折率を有する物質であり、実施の形態１と同様に、セダー油またはシーダ油等を用いることができる。また、リレーレンズ３０１ａのレンズ形状の設計も実施の形態１と同様に行って、透明物質１０２の屈折率より大きい所望の屈折率を有するように構成すればよい。
【００７５】
このように実施の形態３にかかる光情報記録装置によれば、実施の形態１と同様に、光情報記録再生装置を大型化することなく、ホログラフィック光ディスク２０５に入射する情報光の光束径Ｄを縮小化して、ホログラフィック光ディスク２０５の記録密度の向上を図ることができる。
【００７６】
以上説明した実施の形態１〜３では、ホログラフィック光ディスク２０５を再生する光学系も備えた光情報記録再生装置に本発明を適用した例を説明したが、再生のための光学系を備えず、ホログラフィック光ディスク２０５に対して情報の記録を行う光学系を備えた光情報記録装置に本発明を適用してもよい。
【００７７】
なお、本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】実施の形態１の光情報記録再生装置の構成図である。
【図２】実施の形態１における光学系の拡大図である。
【図３】光学系における情報光の照射状態を示す模式図である。
【図４】空間変調器の一画素からの光の照射状態を示す模式図である。
【図５】リレーレンズの設計例を説明するための模式図である。
【図６】実施の形態２の光情報記録再生装置の構成図である。
【図７】実施の形態２における光学系の拡大図である。
【図８】実施の形態３における光学系の拡大図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０２  通過物質
１０３，８０１  保持部材
２０１  半導体レーザ
２０３，７０１  空間光変調器
２０３  空間変調器
２０４，６０１  対物レンズ
２０５  ホログラフィック光ディスク
２０８，２０９，６０６，６０８，６０９，６１０  ミラー
３０１  空間フィルタ
３０１ａ，３０１ｂ，６０２ａ，６０２ｂ  リレーレンズ
３０１ｃ  虹彩絞り
３０１ｄ  非球面（第１面）
４０３  シフト距離
５０３  光スポット
６０４  情報光
６０５  参照光
【図１】
0004861264.tif 000005
【図２】
0004861264.tif 000006
【図３】
0004861264.tif 000007
【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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