(57)【要約】【課題】コリニア方式でホログラムを記録する場合に、空間光変調器の全画素に照射する光の光強度分布を平坦化し、空間光変調器に表示されるパターンを均一に照射して、生成される信号光のＳＮＲを向上させ、高いＳＮＲでホログラムを記録することができる、光記録装置及び光記録再生装置を提供する。【解決手段】記録時にアキシコン光学系２０に入射した直径Ｄの円形の平行光は、遮蔽部５０Ａを備えたマスク５０により、アキシコンレンズの頂点を透過して直進する光強度成分が除去される。マスク５０を通過した平行光は、絞り機構５６の開口部５６Ａを通過し、アキシコンレンズ５８により光強度分布が平坦化されて、直径Ｄの円形の平行光１００とされる。光強度分布が平坦化された平行光１００は、導光されて、記録用パターンが表示された空間光変調器２６に照射される。【選択図】図４
2009205711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレント光を射出する光源と、
２次元状に配列された多数の画素部で構成され、信号光を生成する場合に信号光パターンを表示する信号光領域と、前記信号光領域を取り囲むように配置され且つ前記信号光と同軸の参照光を生成する場合に参照光パターンを表示する参照光領域とを含み、入射した光を表示パターンに応じて画素毎に変調して出力する空間光変調器と、
前記光源と前記空間光変調器との間に配置され、前記光源から射出された光を、前記空間光変調器の被照射面における光強度分布を平坦化するように補正する一対のアキシコンレンズから構成された補正光学系と、
前記補正光学系で補正された光を前記空間光変調器に導く導光手段と、
を備え、
前記補正光学系で補正された光を、前記導光手段により前記空間光変調器に導いて、前記空間光変調器で生成された信号光と参照光とを光記録媒体に同時に照射し、前記光記録媒体にホログラムを記録する、
ことを特徴とする光記録装置。
【請求項２】
前記光源と前記補正光学系との間に配置され、光軸近傍の光を遮断する遮蔽部を備えたマスクを更に備えた、ことを特徴とする請求項１に記載の光記録装置。
【請求項３】
前記補正光学系を構成する一対のアキシコンレンズは、円錐面同士が対向するように配置され且つ下記式（１）に規定する距離Ｌだけ離間された、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光記録装置。
【数１】
2009205711.tif 000008
上記式（１）において、距離Ｌはアキシコンレンズ間における光路長の光軸成分距離であり、φはアキシコンレンズの頂角の角度を表し、Ｄは入射する光のビーム径を表し、θはアキシコンレンズによる屈折角を表し、ｎはアキシコンレンズの屈折率を表す。なお、空気中での屈折率は１とする。
【請求項４】
コヒーレント光を射出する光源と、
２次元状に配列された多数の画素部で構成され、信号光を生成する場合に信号光パターンを表示する信号光領域と、前記信号光領域を取り囲むように配置され且つ前記信号光と同軸の参照光を生成する場合に参照光パターンを表示する参照光領域とを含み、入射した光を表示パターンに応じて画素毎に変調して出力する空間光変調器と、
前記光源と前記空間光変調器との間に配置され、再生時に開口部の径が縮小して通過する光のビーム径を制限する絞り機構と、
前記絞り機構と前記空間光変調器との間に配置され、円錐面同士が対向するように配置された一対のアキシコンレンズから構成されて、記録時には、前記絞り機構の開口部を通過した光を、前記空間光変調器の被照射面における光強度分布を平坦化するように補正し、再生時には、前記絞り機構の開口部を通過した光を、前記空間光変調器の前記信号光領域以外の領域に照射されるように補正する補正光学系と、
前記補正光学系で補正された光を、前記空間光変調器に導く導光手段と、
を備え、
前記補正光学系で補正された光を、前記導光手段により前記空間光変調器に導いて、
記録時には、前記空間光変調器で生成された信号光と参照光とを、光記録媒体に照射してホログラムを記録し、
再生時には、前記空間光変調器で生成された参照光を、ホログラムが記録された光記録媒体に照射して信号光を再生する、
ことを特徴とする光記録再生装置。
【請求項５】
前記光源と前記補正光学系との間に配置され、光軸付近の光を遮断する遮蔽部を備えたマスクを更に備えた、ことを特徴とする請求項４に記載の光記録再生装置。
【請求項６】
前記補正光学系を構成する一対のアキシコンレンズは、円錐面同士が対向するように配置され且つ下記式（１）に規定する距離Ｌだけ離間された、ことを特徴とする請求項４又は５に記載の光記録再生装置。
【数２】
2009205711.tif 000009
上記式（１）において、距離Ｌはアキシコンレンズ間における光路長の光軸成分距離であり、φはアキシコンレンズの頂角の角度を表し、Ｄは入射する光のビーム径を表し、θはアキシコンレンズによる屈折角を表し、ｎはアキシコンレンズの屈折率を表す。なお、空気中での屈折率は１とする。
【請求項７】
前記補正光学系は、再生時には前記絞り機構の開口部を通過した光を、前記空間光変調器の前記参照光領域の形状に応じたリング状の光に補正し、
前記導光手段は、前記補正光学系で生成されたリング状の光を、該光の光路を調整して、前記空間光変調器の前記参照光領域に導く、
ことを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載の光記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録装置及び光記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、ホログラフィックメモリの記録再生方式として、従来の二光束干渉方式と比較して光学系を大幅に簡素化でき、振動などの外乱に強い、サーボ機構の導入が容易等の利点を有する同軸記録方式（コリニア方式）が提案されている。このコリニア方式では、空間光変調器により変調されて生成された信号光と参照光とを、共通の光軸として同一のレンズにより集光し、信号光と参照光との干渉により形成される干渉縞（回折格子）を、光記録媒体にホログラムとして記録する。デジタルデータを二次元符号化した信号光パターンを空間光変調器に表示することで、信号光にはデジタルデータが重畳される。
【０００３】
ホログラムが記録された光記録媒体に、参照光を読出し光として照射することで、記録されたホログラムから信号光が再生される。この再生信号光から、重畳されたデジタルデータを復号することができる。しかしながら、従来のコリニア方式では、信号光と参照光とが同一の光軸上にあるため、再生時に参照光を読出し光として照射する場合に、空間光変調器の信号光に対応する領域にも光が漏れ出てしまう。例えば、透過型の空間光変調器として配置された液晶素子の精度が低い場合には、信号光パターンの表示位置にあるオフ画素を透過した光が漏れ光となる。従って、このように空間光変調器の全画素に光を照射する場合、この漏れ光が光検出器で検出されて、再生信号光に対するノイズを発生させ、再生特性が劣化するという問題があった。
【０００４】
特許文献１に記載のホログラム記録再生装置では、空間光変調器の光出射側に、記録時に入射された光を透過し、再生時に入射された光のうち信号光に対応する領域の光を遮蔽する光制御素子を配置している。再生時には、空間光変調器の全画素に光が照射されるが、この光制御素子により、信号光に対応する領域に存在する漏れ光を除去して、再生特性の向上を図っている。光制御素子としては、部分偏光フィルタ等が使用されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３０１４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、コリニア方式でホログラムを記録する場合に、空間光変調器の全画素に照射する光の光強度分布を平坦化し、空間光変調器に表示されるパターンを均一に照射して、生成される信号光の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を向上させ、高いＳＮＲでホログラムを記録することができる光記録装置と、コリニア方式でホログラムを記録する場合に、空間光変調器の全画素に照射する光の光強度分布を平坦化し、空間光変調器に表示されるパターンを均一に照射して、生成される信号光の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を向上させ、高いＳＮＲでホログラムを記録することができ、また、コリニア方式で信号光を再生する再生時に、空間光変調器の全画素に光を照射する場合に比べて、ホログラムに照射される読出し光から信号光に対応する領域への漏れ光（不要成分）を大幅に低減して、再生特性の顕著な向上を図ることができる光記録再生装置と、を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１に記載の光記録装置は、コヒーレント光を射出する光源と、２次元状に配列された多数の画素部で構成され、信号光を生成する場合に信号光パターンを表示する信号光領域と、前記信号光領域を取り囲むように配置され且つ前記信号光と同軸の参照光を生成する場合に参照光パターンを表示する参照光領域とを含み、入射した光を表示パターンに応じて画素毎に変調して出力する空間光変調器と、前記光源と前記空間光変調器との間に配置され、前記光源から射出された光を、前記空間光変調器の被照射面における光強度分布を平坦化するように補正する一対のアキシコンレンズから構成された補正光学系と、前記補正光学系で補正された光を前記空間光変調器に導く導光手段と、を備え、前記補正光学系で補正された光を、前記導光手段により前記空間光変調器に導いて、前記空間光変調器で生成された信号光と参照光とを光記録媒体に同時に照射し、前記光記録媒体にホログラムを記録する、ことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の光記録装置は、請求項１に記載の発明において、前記光源と前記補正光学系との間に配置され、光軸近傍の光を遮断する遮蔽部を備えたマスクを更に備えた、ことを特徴とする。一対のアキシコンレンズを設けた場合に、実際的には、特に頂点付近において、完全に理想的な円錐形とすることは難しい。この、理想的な円錐形からのずれによって頂点で回折が起こり、光軸周りにそのほかの領域に比べて輝度が高い部分が発生してしまう。ここでいう「光軸近傍」とは、この周りに比べて光軸を中心に輝度が高くなってしまう部分を意味する。実際の範囲は、個々の一対のアキシコンレンズによって決まる。
【０００９】
請求項３に記載の光記録装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記補正光学系を構成する一対のアキシコンレンズは、円錐面同士が対向するように配置され且つ下記式（１）に規定する距離Ｌだけ離間された、ことを特徴とする。
【００１０】
【数１】
2009205711.tif 000003
【００１１】
上記式（１）において、距離Ｌはアキシコンレンズ間における光路長の光軸成分距離であり、φはアキシコンレンズの頂角の角度を表し、Ｄは入射する光のビーム径を表し、θはアキシコンレンズによる屈折角を表し、ｎはアキシコンレンズの屈折率を表す。なお、空気中での屈折率は１とする。
【００１２】
請求項４に記載の光記録再生装置は、コヒーレント光を射出する光源と、２次元状に配列された多数の画素部で構成され、信号光を生成する場合に信号光パターンを表示する信号光領域と、前記信号光領域を取り囲むように配置され且つ前記信号光と同軸の参照光を生成する場合に参照光パターンを表示する参照光領域とを含み、入射した光を表示パターンに応じて画素毎に変調して出力する空間光変調器と、前記光源と前記空間光変調器との間に配置され、再生時に開口部の径が縮小して通過する光のビーム径を制限する絞り機構と、前記絞り機構と前記空間光変調器との間に配置され、円錐面同士が対向するように配置された一対のアキシコンレンズから構成されて、記録時には、前記絞り機構の開口部を通過した光を、前記空間光変調器の被照射面における光強度分布を平坦化するように補正し、再生時には、前記絞り機構の開口部を通過した光を、前記空間光変調器の前記信号光領域以外の領域に照射されるように補正する補正光学系と、前記補正光学系で補正された光を、前記空間光変調器に導く導光手段と、を備え、前記補正光学系で補正された光を、前記導光手段により前記空間光変調器に導いて、記録時には、前記空間光変調器で生成された信号光と参照光とを、光記録媒体に照射してホログラムを記録し、再生時には、前記空間光変調器で生成された参照光を、ホログラムが記録された光記録媒体に照射して信号光を再生する、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の光記録再生装置は、請求項４に記載の発明において、前記光源と前記補正光学系との間に配置され、光軸付近の光を遮断する遮蔽部を備えたマスクを更に備えた、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の光記録再生装置は、請求項４又は５に記載の発明において、前記補正光学系を構成する一対のアキシコンレンズは、円錐面同士が対向するように配置され且つ下記式（１）に規定する距離Ｌだけ離間された、ことを特徴とする。
【００１５】
【数２】
2009205711.tif 000004
【００１６】
上記式（１）において、距離Ｌはアキシコンレンズ間における光路長の光軸成分距離であり、φはアキシコンレンズの頂角の角度を表し、Ｄは入射する光のビーム径を表し、θはアキシコンレンズによる屈折角を表し、ｎはアキシコンレンズの屈折率を表す。なお、空気中での屈折率は１とする。
【００１７】
請求項７に記載の光記録再生装置は、請求項４〜６の何れか１項に記載の発明において、前記補正光学系は、再生時には、前記絞り機構の開口部を通過した光を、前記空間光変調器の前記参照光領域の形状に応じたリング状の光に補正し、前記導光手段は、前記補正光学系で生成されたリング状の光を、該光の光路を調整して、前記空間光変調器の前記参照光領域に導く、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の各請求項に係る発明は、各々以下の効果を有する。
【００１９】
請求項１に記載の発明によれば、コリニア方式でホログラムを記録する場合に、空間光変調器の全画素に照射する光の光強度分布を平坦化し、空間光変調器に表示されるパターンを均一に照射して、生成される信号光のＳＮＲを向上させ、高いＳＮＲでホログラムを記録することができる、という効果がある。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、空間光変調器の全画素に照射する光の光強度分布を更に平坦化することができる、という効果がある。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、従来の光量分布を補正する補正光学系に比べ、少数の光学部品で空間光変調器の全画素に照射する光の光強度分布を平坦化することができる、という効果がある。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、コリニア方式でホログラムを記録する場合に、空間光変調器の全画素に照射する光の光強度分布を平坦化し、空間光変調器に表示されるパターンを均一に照射して、生成される信号光のＳＮＲを向上させ、高いＳＮＲでホログラムを記録することができる、という効果がある。また、再生時には、空間光変調器の全画素に光を照射する場合に比べて、ホログラムに照射される読出し光から信号光に対応する領域への漏れ光を大幅に低減して、再生特性の顕著な向上を図ることができる、という効果がある。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、空間光変調器の全画素に照射する光の光強度分布を更に平坦化することができる、という効果がある。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、従来の光量分布を補正する補正光学系に比べ、少数の光学部品で空間光変調器の全画素に照射する光の光強度分布を平坦化することができる、という効果がある。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、再生時に、空間光変調器の全画素に光を照射する場合に比べて、再生時の光利用効率が向上する、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００２７】
（光記録再生装置の概略構成）
図１は本発明の実施の形態に係る光記録再生装置の構成を示す概略図である。この光記録再生装置は、光軸を共通とする信号光と参照光とを、同じ方向から１光束の記録光として光記録媒体に照射する「同軸記録方式（コリニア方式）」の光記録再生装置である。本実施の形態では、反射型の空間光変調器（ＳＬＭ：spatial light modulator）と透過型の光記録媒体とを用いる「同軸透過型」の光記録再生装置について説明する。
【００２８】
光記録再生装置には、コヒーレント光であるレーザ光を発振する光源１０が設けられている。光源１０としては、例えば、発振波長が５３２ｎｍの緑色レーザ光を発振するレーザ光源が用いられる。光源１０の光出射側には、光路に対し挿入又は退避（開閉）が可能なシャッター１２、直交する直線偏光成分間に１／２波長の光路差を与える１／２波長板１４、所定の偏光方向の光を通過させる偏光板１６、拡大・コリメート光学系であるビームエキスパンダ１８、補正光学系として使用されるアキシコン光学系２０、及び反射ミラー２２が、光源１０の側から光路に沿ってこの順に配置されている。シャッター１２は、コンピュータ等の制御装置（図示せず）に接続された駆動装置（図示せず）により駆動されて開閉する。
【００２９】
反射ミラー２２の光反射側には、所定の偏光方向の光を反射し且つこれと直交する偏光方向の光を透過する偏光ビームスプリッタ２４が配置されている。反射ミラー２２側から見て、偏光ビームスプリッタ２４の光反射側には、画素毎に入射光を偏光変調する反射型の空間光変調器２６が配置されている。反射型の空間光変調器２６としては、ＬＣＯＳ（liquid crystal on silicon）等を用いることができる。空間光変調器２６は、パターン発生器（図示せず）を介して制御装置（図示せず）に接続されている。空間光変調器２６の各画素部は、この制御装置により駆動制御される。
【００３０】
パターン発生器は、制御装置から供給されたデジタルデータを二次元符号化して、空間光変調器２６に表示する信号光パターンを生成する。信号光パターンは、例えば、二値のデジタルデータ「０，１」が「暗（黒画素）、明（白画素）」で表現されたデジタルパターン等である。空間光変調器２６には、信号光パターンの外に、参照光パターンも表示される。参照光パターンは、例えば、ランダムパターン等である。空間光変調器２６は、表示された信号光パターンや参照光パターンに応じて入射したレーザ光を変調して、信号光や参照光を生成する。空間光変調器２６は、生成した信号光や参照光を、偏光ビームスプリッタ２４側に反射する。
【００３１】
図２（Ａ）は記録時に空間光変調器２６に表示する記録用パターンの一例を示す図である。図２（Ａ）に示すように、記録用パターン６４は、信号光を生成する信号光パターン６６と、参照光を生成するリング状の参照光パターン６８と、を含んで構成されている。信号光パターン６６は、空間光変調器２６の中央部分に表示される。参照光パターン６８は、この信号光パターンを取り囲むように、空間光変調器２６の周辺部分に表示される。信号光パターンを表示する領域が信号光領域であり、参照光パターンを表示する領域が参照光領域である。信号光領域の形状及び参照光領域の形状は、記録用パターンに応じて適宜変更することができる。
【００３２】
図２（Ｂ）は空間光変調器２６の表示面２６Ａに設定された表示領域の一例を示す平面図である。表示面２６Ａの大きさ等に応じて記録用パターンのサイズやパターン配置は予め設定されている。例えば、本実施の形態では、図２（Ｂ）に示すように、空間光変調器２６の表示面２６Ａには、円形の信号光領域２６Ｓと、この信号光領域２６Ｓを取り囲むリング状の参照光領域２６Ｒと、が各々配置されている。
【００３３】
アキシコン光学系２０は、少なくとも、記録時に、ビームエキスパンダ１８から入射した平行光を、空間光変調器２６の表示面２６Ａでの光強度分布を平坦化するように補正して、空間光変調器２６に照射する平行光を生成する補正光学系である。また、アキシコン光学系２０は、再生時には、ビームエキスパンダ１８から入射した平行光を、空間光変調器２６の信号光領域２６Ｓにレーザ光が照射されないように補正して、空間光変調器２６に照射する平行光を生成する。
【００３４】
本実施の形態では、アキシコン光学系２０は、記録時には、信号光領域２６Ｓ及び参照光領域２６Ｒを含む円形の記録領域にレーザ光を照射するために、光軸と直交する断面の形状が円形の平行光（以下、「円形の平行光」という。）を生成する。また、再生時には、リング状の参照光領域２６Ｒにレーザ光を照射するために、光軸と直交する断面の形状がリング状の平行光（以下、「リング状の平行光」という。）を生成する。なお、アキシコン光学系２０に関しては、後で詳しく説明する。
【００３５】
偏光ビームスプリッタ２４には、空間光変調器２６で生成された信号光や参照光が入射する。この空間光変調器２６から見て、偏光ビームスプリッタ２４の光透過側には、一対のレンズ２８、３２、及びフーリエ変換レンズ３４が、光路に沿ってこの順に配置されている。フーリエ変換レンズ３４は、記録光をフーリエ変換して、光記録媒体３６に照射する。フーリエ変換レンズ３４の焦点位置が、記録光が集光される集光位置となる。レンズ２８とレンズ３２との間には、ビームウエスト近傍に、開口部（アパーチャ）３０Ａを備えた遮光板３０が配置されている。なお、遮光板３０は必須ではなく、適宜省略することができる。
【００３６】
フーリエ変換レンズ３４の光出射側には、光記録媒体３６を保持する保持ステージ（図示せず）が設けられている。保持ステージは、制御装置（図示せず）に接続された駆動装置（図示せず）により駆動されて、光軸方向又は光軸と垂直な面方向に移動する。保持ステージは、例えば、光記録媒体３６の膜厚方向の中心位置がフーリエ変換レンズ３４の焦点位置となる基準位置で、光記録媒体３６を保持する。
【００３７】
光記録媒体３６は、光照射による屈折率変化によりホログラムを記録可能な光記録媒体である。このような光記録媒体３６としては、例えば、フォトポリマー材料、フォトリフラクティブ材料、銀塩感光材料等の記録材料を用いた光記録媒体が挙げられる。
【００３８】
光記録媒体３６の光透過側には、フーリエ変換レンズ３８、一対のレンズ４２、４４、及びセンサアレイ４６が配置されている。センサアレイ４６は、ＣＣＤやＣＭＯＳアレイ等の撮像素子で構成され、受光した再生光（回折光）を電気信号に変換して出力する。レンズ３８とレンズ４２との間には、大口径の開口部（アパーチャ）４０Ａを備えた遮光板４０が配置されている。なお、遮光板４０は必須ではなく、適宜省略することができる。また、センサアレイ４６は、制御装置（図示せず）に接続されている。センサアレイ４６は、再生時に、再生された信号光に重畳されたデータを読み出し、制御装置（図示せず）に出力する。
【００３９】
（アキシコン光学系の構成）
次に、アキシコン光学系２０の構成について説明する。図３（Ａ）はアキシコン光学系の構成の一例を示す概略図である。アキシコン光学系２０は、光軸Ｌ付近の光を遮断する遮蔽部５０Ａを備えた光透過板からなるマスク５０、開口部５６Ａの径が変化して通過する光のビーム径を調節する絞り機構（アイリス）５６、及び一対のアキシコンレンズ５８を含んで構成されている。レーザ光は、ビームエキスパンダ１８からアキシコン光学系２０に入射する。マスク５０、絞り機構５６、及び一対のアキシコンレンズ５８は、レーザ光の入射側から、光路に沿ってこの順に配置されている。
【００４０】
絞り機構５６は、例えば、図３（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、複数枚の板（絞り羽根）５６Ｂを重ね合わせて構成することができる。複数の絞り羽根５６Ｂの各々は、一端を固定して同時に回転させることで、開口部５６Ａの径を変化させる。図３（Ｂ）に示すように、記録時には、開口部５６Ａの径が拡大した状態で、大口径の光を通過させる。一方、図３（Ｃ）に示すように、再生時には、矢印Ａ方向に沿って外側から光軸に向って開口部５６Ａの径が縮小し、開口部５６Ａを通過する光のビーム径が小さくなる。なお、絞り機構５６として、超音波モータを用いた自動絞り機構などを用いると、高速駆動が可能になる。
【００４１】
図７は一対のアキシコンレンズ５８を構成する各々のレンズの配置を示す図である。一対のアキシコンレンズ５８は、同一形状の２つのアキシコンレンズ５８Ａとアキシコンレンズ５８Ｂとで構成されている。アキシコンとは、点光源からの光を光軸上の直線像に変換する軸対称面を備えた光学素子である。円錐面を備えた円錐レンズの形態で使用されることが多く、一方の面が平面で且つ他方の面が円錐面の円錐台形状のレンズが、一般にアキシコンレンズと称されている。本実施の形態においても、図７に示す円錐台形状のレンズを、アキシコンレンズという。アキシコンレンズ５８Ａとアキシコンレンズ５８Ｂとは、その円錐軸が光軸Ｌと一致し（即ち、円錐の頂点の各々が同じ光軸上に位置する）、円錐面同士が対向するように、所定の距離だけ離間して配置されている。離間距離については、後で詳しく説明する。
【００４２】
（アキシコン光学系のビーム補正動作）
次に、図２に示したアキシコン光学系２０の動作について説明する。図４（Ａ）は記録時におけるアキシコン光学系２０のビーム補正動作を示す図であり、図４（Ｂ）は再生時におけるアキシコン光学系２０のビーム補正動作を示す図である。
【００４３】
まず、記録時におけるビーム補正動作から説明する。図４（Ａ）に示すように、アキシコン光学系２０には、ビームエキスパンダ１８から直径Ｄの円形の平行光が入射する。この直径Ｄの円形の平行光は、遮蔽部５０Ａを備えたマスク５０に照射される。マスク５０に照射された平行光は、アキシコンレンズ５８Ａ、５８Ｂの頂点を透過して直進する光強度成分が遮蔽部５０Ａで除去され、残部がマスク５０を通過する。マスク５０を通過した平行光は、絞り機構５６に照射される。記録時には、絞り機構５６の開口部５６Ａの径が拡大した状態である。直径Ｄの円形の平行光は、開口部５６Ａをそのまま通過する。
【００４４】
絞り機構５６の開口部５６Ａを通過した直径Ｄの円形の平行光は、アキシコンレンズ５８により光強度分布が平坦化されて、同じ直径Ｄの円形の平行光１００として射出される。即ち、直径Ｄの円形の平行光をアキシコンレンズ５８Ａの平面側から入射させると、入射した光が円錐面の斜面及び頂点から射出される際に、図４（Ａ）のように屈折し、円形のビームが形成される。円形のビームは、アキシコンレンズ５８Ｂの円錐面から入射して、直径Ｄの円形の平行光１００とされ、アキシコンレンズ５８Ｂの平面側から射出される。即ち、入射光の光軸付近の光を外側に、円周付近の光を光軸付近に折り返す役目を果たす。レーザ光は光軸にピークを有するガウシアン強度分布を有するため、強度の高い光軸付近の光を外側に広げ、強度の低い円周付近の光を光軸付近に集中させることによって、光強度分布を均一化することが可能となる。
【００４５】
本実施の形態では、円形の平行光１００の直径Ｄは、参照光領域２６Ｒの外径と等しくなるように設計されている。これにより、円形の平行光１００が、図２（Ｂ）に示す信号光領域２６Ｓ及び参照光領域２６Ｒに丁度照射される。
【００４６】
次に、再生時におけるビーム補正動作を説明する。図４（Ｂ）に示すように、アキシコン光学系２０に入射した直径Ｄの円形の平行光は、遮蔽部５０Ａを備えたマスク５０に照射される。マスク５０に照射された平行光は、アキシコンレンズ５８Ａ、５８Ｂの頂点を透過して直進する光強度成分が遮蔽部５０Ａで除去され、残部がマスク５０を通過する。マスク５０を通過した平行光は、絞り機構５６に照射される。再生時には、絞り機構５６の開口部５６Ａの径が縮小している。このときの開口部５６Ａの直径をｄ（＜Ｄ）とする。絞り機構５６に照射された直径Ｄの円形の平行光は、絞り機構５６で外側がカットされ、直径ｄの円形の平行光だけが開口部５６Ａを通過する。
【００４７】
絞り機構５６の開口部５６Ａを通過した直径ｄの円形の平行光は、一対のアキシコンレンズ５８により円形ビームからリング状ビームに変換されて、リング状の平行光１０２が射出される。図７にも示すように、直径ｄの円形の平行光をアキシコンレンズ５８Ａの平面側から入射させると、入射した光が円錐面の斜面及び頂点から射出される際に、図４（Ｂ）のように屈折し、リング状のビームが形成される。リング状のビームは、アキシコンレンズ５８Ｂの円錐面から入射して、リング状の平行光１０２とされ、アキシコンレンズ５８Ｂの平面側から射出される。
【００４８】
射出されるリング状の平行光１０２は、外径（外周の直径）がＤであり、内径（内周の直径）がＤinである（図７参照）。外径Ｄと内径Ｄinとは、入射される平行光の直径ｄ、アキシコンレンズの直径Ａ、円錐部の頂角の角度φ、及び一対のアキシコンレンズの離間距離Ｌなどに応じて決まる。離間距離Ｌについては後述する。
【００４９】
本実施の形態では、リング状の平行光１０２の外径Ｄと内径Ｄinとは、外径Ｄが参照光領域２６Ｒの外径と等しくなり、内径Ｄinが参照光領域２６Ｒの内径と等しくなるように設計されている。これにより、リング状の平行光１０２が、図２（Ｂ）に示す参照光領域２６Ｒに丁度照射される。
【００５０】
なお、本実施の形態では、参照光領域２６Ｒの内径と信号光領域２６Ｓの直径とが等しものとして説明しているが、再生時に信号光に対応する領域への漏れ光を低減するという観点からは、参照光領域２６Ｒの内径を、信号光領域２６Ｓの直径よりも大きくすることが好ましい。即ち、参照光領域２６Ｒと信号光領域２６Ｓとの間にギャップを設けることが好ましい。また、同様の観点から、リング状の平行光１０２の内径Ｄinを、参照光領域２６Ｒの内径よりも若干大きくすることがより好ましい。
【００５１】
図５（Ａ）は、図４（Ａ）のように、入射した直径Ｄの円形の平行光が、同じ直径Ｄの円形の平行光として射出されるための、光学的な条件を説明する図である。図５（Ａ）に示すように、アキシコンレンズ５８Ａとアキシコンレンズ５８Ｂとの離間距離Ｌとは、アキシコンレンズ５８Ａとアキシコンレンズ５８Ｂとの間における光路長の光軸成分距離と定義される。
【００５２】
アキシコンレンズの頂角の角度をφ、入射する光のビーム径をＤ、出射する光のビーム径をＤ、アキシコンレンズによる屈折角をθとすると、離間距離Ｌは下記式（Ａ）で表される。
【００５３】
【数３】
2009205711.tif 000005
【００５４】
アキシコンレンズの屈折率をｎ、空気中での屈折率を１とすると、スネルの法則から下記式（Ｂ）の関係が成立する。
【００５５】
【数４】
2009205711.tif 000006
【００５６】
上記式（Ａ）及び上記式（Ｂ）から、アキシコンレンズ５８Ａに入射された直径Ｄの円形の平行光が、アキシコンレンズ５８Ｂから同じ直径Ｄの円形の平行光として射出されるためには、アキシコンレンズ５８Ａとアキシコンレンズ５８Ｂとが、下記式（１）で表される距離Ｌだけ、離間されて配置されている必要がある。
【００５７】
【数５】
2009205711.tif 000007
【００５８】
また、図５（Ｂ）は一対のアキシコンレンズ５８により入射光が屈折する様子を、波動光学的手法によりシミュレーションした結果を示す図である。矢印Ｂは光の導波方向を示している。図５（Ｂ）に示すように、入射されたガウシアン強度分布を有する平行光において、光軸付近の光は外側の円周方向に、円周付近の光は光軸付近に折り返されていることがわかる。これにより、一対のアキシコンレンズ５８を通過する間に光強度分布が変換され、光軸と直交する断面における光強度分布が均一な平行光が生成される。
【００５９】
図６（Ａ）〜（Ｄ）は一対のアキシコンレンズによる光強度分布の平坦化効果を、波動光学的手法によりシミュレーションした結果を示す図である。ここでは、アキシコンレンズ５８Ａとアキシコンレンズ５８Ｂとが、上記式（１）を満たすように、距離Ｌだけ離間されて配置されている。また、上記のマスク５０は使用していない。
【００６０】
図６（Ａ）及び（Ｃ）は一対のアキシコンレンズ５８に入射される前の平行光のビームプロファイルを示す図である。図６（Ｂ）及び（Ｄ）は一対のアキシコンレンズ５８から射出された平行光のビームプロファイルを示す図である。図６（Ｃ）及び（Ｄ）において、横軸は、基準位置からの距離（単位：ｍｍ）であり、光軸は基準位置から７ｍｍの位置にある。縦軸は、最大光強度を１としたときの相対光強度Ａである。
【００６１】
図６（Ａ）及び（Ｃ）に示すように、ガウシアン強度分布を有するビームは、中央部分（光軸付近）の光強度が大きく、周辺に行くに従い光強度が減少する。これに対し、一対のアキシコンレンズ５８を通過したビームは、図６（Ｂ）及び（Ｄ）に示すように、中央部分の光強度が周辺部分に分配されて、周辺部分での光強度が増加し、中央部分と周辺部分とで光強度が略同じである。図６（Ｄ）に示すビームプロファイルは、略台形状になっている。即ち、一対のアキシコンレンズ５８を通過することで、ガウシアン強度分布を有するビームは、光強度分布が平坦化されて、光軸と直交する断面における光強度分布が均一なビームに変換される。
【００６２】
但し、図６（Ｂ）及び（Ｄ）から分かるように、一対のアキシコンレンズ５８を用いて平坦化しただけでは、平坦化した後も中央部分で光強度分布の乱れが生じる。これはアキシコンレンズの頂点における回折が原因である。従って、上述したように、一対のアキシコンレンズ５８の光入射側に、遮蔽部５０Ａを備えたマスク５０を配置し、アキシコンレンズ５８Ａ、５８Ｂの頂点を透過して直進する光強度成分を遮断する。これにより、中央部分で光強度分布の乱れが除去され、光強度分布がより均一化される。しかしながら、光強度分布が乱れる中央付近の信号光領域を使用しない等の工夫により、適宜マスク５０は省略することができる。なお、本発明における条件式はマスク５０が省略された場合で示した。マスク５０を導入した場合には遮蔽部５０Ａの大きさに応じて適宜補正すればよい。
【００６３】
以上説明した通り、アキシコン光学系２０は、記録時には、図２（Ｂ）に示す信号光領域２６Ｓ及び参照光領域２６Ｒを含む円形の記録領域にレーザ光を照射するために、光強度分布が平坦化された直径Ｄの円形の平行光１００を生成する。また、再生時には、空間光変調器２６のリング状の参照光領域２６Ｒだけにレーザ光を照射するために、リング状の平行光を生成する。即ち、再生時には、空間光変調器２６の信号光領域２６Ｓにレーザ光が照射されないように、リング状の平行光を生成する。
【００６４】
なお、アキシコン光学系２０で生成された平行光は、後述する通り、反射ミラー２２で反射され、偏光ビームスプリッタ２４で反射されて、空間光変調器２６に照射される。このとき、上述した通り、記録時には、円形の平行光１００が信号光領域２６Ｓ及び参照光領域２６Ｒに照射され、再生時には、リング状の平行光１０２が参照光領域２６Ｒに照射される。
【００６５】
（光記録再生装置の記録・再生動作）
次に、図１に示す光記録再生装置の記録・再生の動作について説明する。
ホログラムを記録する場合には、シャッター１２を開いて、光源１０からレーザ光を照射する。同時に、空間光変調器２６に記録用パターンを表示する。光源１０から発振されたレーザ光は、シャッター１２を通過し、１／２波長板１４と偏光板１６とにより光強度や偏光方向が調整される。例えば、偏光板１６はＳ偏光のみを透過させる配置とし、１／２波長板１４によりレーザ光の偏光方向を制御することによって、Ｓ偏光の光強度が調整される。偏光板１６を通過した光は、ビームエキスパンダ１８により大径の平行光に変換され、直径Ｄの円形の平行光がアキシコン光学系２０に入射される。
【００６６】
アキシコン光学系２０では、入射された直径Ｄの円形の平行光が補正されて、光強度分布が平坦化された直径Ｄの円形の平行光１００が生成される。アキシコン光学系２０から射出された平行光は、反射ミラー２２に照射される。反射ミラー２２で反射された平行光は、偏光ビームスプリッタ２４に入射する。ここでは、偏光ビームスプリッタ２４は、Ｓ偏光を反射し且つＰ偏光を透過する。直径Ｄの円形の平行光１００（Ｓ偏光）は、偏光ビームスプリッタ２４で空間光変調器２６の方向に反射される。空間光変調器２６には、記録用パターンが表示されている。空間光変調器２６では、表示されたパターンに応じてレーザ光が偏光変調され（Ｓ偏光→Ｐ偏光）、信号光と参照光とが生成される。
【００６７】
本実施の形態では、図８（Ａ）に示すように、空間光変調器２６の信号光領域２６Ｓ及び参照光領域２６Ｒには、アキシコン光学系２０で生成された円形の平行光１００が照射され。信号光領域２６Ｓに入射したレーザ光は、表示された信号光パターンに応じて偏光変調され、信号光が生成される。また、参照光領域２６Ｒに入射したレーザ光は、表示された参照光パターンに応じて偏光変調され、参照光が生成される。円形の平行光１００は、光強度分布が平坦化されているので、空間光変調器２６に表示された記録用パターンを均一に照射することができる。これにより、生成される信号光のＳＮＲが向上し、高いＳＮＲでホログラムが記録される。
【００６８】
空間光変調器２６で偏光変調された記録光は、偏光ビームスプリッタ２４に照射され、偏光ビームスプリッタ２４を透過して直線偏光（Ｐ偏光）の振幅分布に変換される。その後、レンズ２８で集光され、アパーチャ３０Ａを備えた遮光板３０に照射される。レンズ２８で集光された記録光は、不要な周波数成分が遮光板３０でカットされ、残部がアパーチャ３０Ａを通過する。アパーチャ３０Ａを通過した記録光は、レンズ３２により平行光に変換される。
【００６９】
レンズ３２により平行光に変換された記録光、即ち、信号光と参照光とは、フーリエ変換レンズ３４によりフーリエ変換されて集光され、光記録媒体３６に同時に且つ同軸で照射される。信号光と参照光とが集光される位置において、信号光と参照光とが干渉して形成された干渉縞が、光記録媒体３６にホログラムとして記録される。
【００７０】
光記録媒体３６に記録されたデータを読み出す場合（再生時）には、シャッター１２を開いて、光源１０からレーザ光を照射する。同時に、空間光変調器２６に再生用パターンを表示する。光源１０から発振されたレーザ光は、記録の場合と同様にして、シャッター１２を通過し、１／２波長板１４と偏光板１６とにより光強度や偏光方向が調整され、ビームエキスパンダ１８により大径の平行光に変換されて、アキシコン光学系２０に入射する。
【００７１】
アキシコン光学系２０では、入射された直径Ｄの円形の平行光が補正されて、外径Ｄで内径ｄのリング状の平行光１０２が生成される。リング状の平行光１０２も光強度分布が平坦化されている。アキシコン光学系２０から射出されたリング状の平行光１０２は、反射ミラー２２に照射される。反射ミラー２２で反射されたリング状の平行光１０２は、偏光ビームスプリッタ２４に入射する。入射されたリング状の平行光１０２（Ｓ偏光）は、偏光ビームスプリッタ２４で空間光変調器２６の方向に反射される。空間光変調器２６には、再生用パターンが表示されている。空間光変調器２６では、表示されたパターンに応じてレーザ光が偏光変調され（Ｓ偏光→Ｐ偏光）、参照光が生成される。
【００７２】
本実施の形態では、図８（Ｂ）に示すように、空間光変調器２６の参照光領域２６Ｒに、アキシコン光学系２０で生成されたリング状の平行光１０２が照射される。参照光領域２６Ｒに入射したレーザ光は、表示された参照光パターンに応じて偏光変調され、参照光が生成される。生成された参照光は、記録の場合と同様にして、光記録媒体３６のホログラムが記録された領域に照射される。即ち、光記録媒体３６には、参照光だけが読出し光として照射される。
【００７３】
リング状の平行光１０２は、参照光領域２６Ｒの形状に応じて生成されたものであり、参照光領域２６Ｒにだけレーザ光が照射され、信号光領域２６Ｓにはレーザ光は照射されない。従って、信号光領域２６Ｓで反射された光（信号光に対応する領域に存在する漏れ光）が、読出し用の参照光と共に光記録媒体３６に照射されることはない。従って、ホログラムに照射される読出し光において、信号光に対応する領域への漏れ光（不要成分）が大幅に低減され、再生特性が顕著に向上する。
【００７４】
照射された参照光は、光記録媒体３６を透過するときに、ホログラムによって回折され、透過回折光（再生光）がフーリエ変換レンズ３８側に射出される。一部の参照光は回折されずに光記録媒体３６を透過する。射出された再生光（透過参照光を含む）は、フーリエ変換レンズ３８により逆フーリエ変換され、アパーチャ４０Ａを備えた遮光板４０に照射される。レンズ３８で逆フーリエ変換された再生光は、透過参照光が遮光板４０でカットされ、残部がアパーチャ４０Ａを通過する。アパーチャ４０Ａを通過した光は、一対のレンズ４２、４４によりリレーされ、センサアレイ４６に入射する。
【００７５】
センサアレイ４６は、受光した再生光を電気信号に変換して出力する。即ち、センサアレイ４６は、再生された信号光に重畳されたデータを読み出し、制御装置（図示せず）に出力する。なお、センサアレイ４６では、信号光データの１画素を複数の受光素子により受光する、オーバーサンプリングを実施することが好ましい。例えば、１ビットのデータを４個（２×２）の受光素子により受光する。
【００７６】
（実験結果）
図９（Ａ）及び（Ｂ）はアキシコン光学系の導入効果を示す図である。図９（Ａ）は、図１に示す構成からアキシコン光学系を除いた従来と同じ構成の光記録再生装置（以下、「従来の装置」という。）を用いた場合に、空間光変調器２６の表示面２６Ａで観察される信号光（データページ）の光強度分布を、シミュレーションした結果を示す図である。一方、図９（Ｂ）は、図１に示す構成と同じ構成の光記録再生装置（以下、「アキシコン光学系を導入した装置」という。）を用いた場合に、空間光変調器２６の表示面２６Ａで観察されるデータページの光強度分布を、シミュレーションした結果を示す図である。即ち、シミュレーションによって得られた図６（Ａ）及び（Ｂ）の光強度分布と、理想的なデータパターンの強度分布とを掛け合わせることによって、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すデータページの光強度分布を得た。
【００７７】
図９（Ａ）から分かるように、アキシコン光学系を導入していない従来の装置では、図６（Ａ）に示すガウシアン強度分布のレーザ光が照射されているので、観察されるデータページの中央部分は明るいが、周辺部分は暗い。これに対して、図９（Ｂ）から分かるように、アキシコン光学系を導入した装置では、図６（Ｂ）に示す平坦化された光強度分布のレーザ光が照射されているので、均一な明るさのデータページが観察される。この通り、アキシコン光学系を導入した装置では、空間光変調器２６に表示された信号光パターンを均一に照射することで、一見して分かるように、高いＳＮＲの信号光（データページ）が生成される。
【００７８】
図１０（Ａ）は、図９（Ａ）に示すデータページのオン画素（白画素）のヒストグラムであり、図１０（Ｂ）は、図９（Ｂ）に示すデータページのオン画素のヒストグラムである。横軸が輝度（任意単位）を表し、縦軸はデータページ中のオン画素の出現頻度（単位：回）を表している。これらのヒストグラムは、上記のシミュレーション結果から得られたものである。
【００７９】
図１０（Ａ）に示すように、従来の装置で得られたデータページでは、オン画素の輝度が８〜４０の範囲に分布しており、データページのＳＮＲは４．７５である。これに対し、図１０（Ｂ）に示すように、アキシコン光学系を導入した装置で得られたデータページでは、オン画素の輝度が２４の近傍に集中しており、データページのＳＮＲは１５．７３と、３倍以上に向上している。オン画素の輝度分布の範囲が狭いことは、オン画素の輝度がデータページ内で略一定で、光強度分布が平坦化されていることを意味する。この通り、アキシコン光学系を導入した装置では、高いＳＮＲの信号光（データページ）が生成されることは明らかである。なお、ここでは、ＳＮＲ＝（輝度の平均値）/（輝度の標準偏差）と定義した。
【００８０】
また、上述した通り、従来の装置では、再生時にも空間光変調器２６の信号光領域２６Ｓと参照光領域２６Ｒとにレーザ光が照射されている。これに対し、アキシコン光学系を導入した装置では、空間光変調器２６の参照光領域２６Ｒにだけレーザ光が照射される。
【００８１】
また、ＢＥＲ（ビットエラーレート）＝５×１０-3のときの回折効率を、再生が可能な最低回折効率として、再生時の最低回折効率を評価した。最低回折効率の値が小さいほど、低い回折効率のホログラムを良好なＳＮＲで再生できることになり、再生特性が向上している。即ち、記録するホログラムの記録エネルギーを低減させることが可能であるため、より多くのホログラムを多重記録可能となり、記録密度向上に貢献する。
【００８２】
アキシコン光学系を導入した装置で再生したときの最低回折効率は０．１％であり、従来の装置で再生したときの最低回折効率は１．０％である。最低回折効率が１．０％から０．１％まで低下し、再生特性が顕著に向上していることが分かる。ここでの評価は、参照光を照射した場合の信号光領域のもれ光を撮像し、撮像された画像とシミュレーションで得られた画像（図９（Ａ）及び（Ｂ））とを、計算機的に加算することで得られたシミュレーション画像で行った。
【００８３】
（その他の変形例）
なお、上記の実施の形態では、反射型の空間光変調器と、透過型の光記録媒体とを用いる「同軸透過型」の光記録再生装置の例について説明したが、反射型の空間光変調器と反射型の光記録媒体とを用いる「同軸反射型」の光記録再生装置に、アキシコン光学系を導入しても、上記の実施の形態と同様の効果を得ることができる。図１１はアキシコン光学系を導入した同軸反射型の光記録再生装置の構成を示す概略図である。図１に示した第１の実施の形態に係る光記録再生装置と同じ構成部分には同じ符号を付して説明を簡略化する。
【００８４】
この光記録再生装置には、レーザ光を発振する光源１０が設けられている。光源１０の光出射側には、シャッター１２、１／２波長板１４、偏光板１６、ビームエキスパンダ１８、アキシコン光学系２０、及び反射ミラー２２が、光源１０の側から光路に沿ってこの順に配置されている。反射ミラー２２の光反射側には、偏光ビームスプリッタ２４が配置されている。反射ミラー２２側から見て、偏光ビームスプリッタ２４の光反射側には、反射型の空間光変調器２６が配置されている。空間光変調器２６は、表示された信号光パターンや参照光パターンに応じて入射したレーザ光を変調して、信号光や参照光を生成する。空間光変調器２６は、生成した信号光や参照光を、偏光ビームスプリッタ２４側に反射する。
【００８５】
アキシコン光学系２０は、第１の実施の形態と同様の構成である。アキシコン光学系２０は、図３（Ａ）に示すように、遮蔽部５０Ａを備えたマスク５０、絞り機構５６、及び一対のアキシコンレンズ５８を含んで構成されている。レーザ光は、ビームエキスパンダ１８からアキシコン光学系２０に入射する。マスク５０、絞り機構５６、及び一対のアキシコンレンズ５８は、レーザ光の入射側から、光路に沿ってこの順に配置されている。
【００８６】
偏光ビームスプリッタ２４には、空間光変調器２６で生成された信号光や参照光が入射する。この空間光変調器２６から見て、偏光ビームスプリッタ２４の光透過側には、一対のレンズ８４、８８、直線偏光を円偏光に変換し且つ円偏光を直線偏光に変換する１/４波長板９０、及びフーリエ変換レンズ９２が、光路に沿ってこの順に配置されている。フーリエ変換レンズ９２は、反射型の光記録媒体９４に記録光を照射する。フーリエ変換レンズ９２の焦点位置が、記録光が集光される集光位置となる。レンズ８４とレンズ８８との間には、ビームウエスト近傍に、開口部（アパーチャ）８６Ａを備えた遮光板８６が配置されている。なお、遮光板８６は必須ではなく、適宜省略することができる。
【００８７】
フーリエ変換レンズ９２の光出射側には、光記録媒体９４を保持する保持ステージ（図示せず）が設けられている。光記録媒体９４は、光照射による屈折率変化によりホログラムを記録可能な光記録媒体であり、フォトポリマー材料等のホログラムを記録可能な記録材料で構成された記録層９４Ａと、記録層９４Ａを透過した光を反射する金属膜等で構成された反射層９４Ｂと、を備えている。
【００８８】
レンズ８４から見て、偏光ビームスプリッタ２４の光反射側には、センサアレイ９６が配置されている。センサアレイ９６は、ＣＣＤやＣＭＯＳアレイ等の撮像素子で構成され、受光した再生光（回折光）を電気信号に変換して出力する。
【００８９】
ホログラムを記録する場合には、シャッター１２を開いて、光源１０からレーザ光を照射する。同時に、空間光変調器２６に記録用パターンを表示する。光源１０から発振されたレーザ光は、シャッター１２を通過し、１／２波長板１４と偏光板１６とにより光強度や偏光方向が調整される。偏光板１６を通過した光は、ビームエキスパンダ１８により大径の平行光に変換され、アキシコン光学系２０に入射される。
【００９０】
アキシコン光学系２０では、入射された直径Ｄの円形の平行光が補正されて、光強度分布が平坦化された直径Ｄの円形の平行光１００が生成される。アキシコン光学系２０から射出された平行光は、反射ミラー２２に照射される。反射ミラー２２で反射された平行光は、偏光ビームスプリッタ２４に入射する。直径Ｄの円形の平行光１００は、偏光ビームスプリッタ２４で空間光変調器２６の方向に反射される。空間光変調器２６では、表示された記録用パターンに応じてレーザ光が偏光変調され、信号光と参照光とが生成される。
【００９１】
空間光変調器２６で偏光変調された記録光は、偏光ビームスプリッタ２４に照射され、偏光ビームスプリッタ２４を透過して直線偏光の振幅分布に変換される。その後、レンズ８４で集光され、アパーチャ８６Ａを備えた遮光板８６に照射される。レンズ８４で集光された記録光は、不要な周波数成分が遮光板８６でカットされ、残部がアパーチャ８６Ａを通過する。アパーチャ８６Ａを通過した記録光は、レンズ８８により平行光に変換される。
【００９２】
レンズ８８により平行光に変換された記録光（信号光と参照光）は、１/４波長板９０により円偏光に変換され、フーリエ変換レンズ９２によりフーリエ変換されて集光されて、光記録媒体９４に同時に且つ同軸で照射される。信号光と参照光とが集光される位置において、信号光と参照光とが干渉して形成された干渉縞が、光記録媒体９４にホログラムとして記録される。
【００９３】
光記録媒体９４に記録されたデータを読み出す場合には、シャッター１２を開いて、光源１０からレーザ光を照射する。同時に、空間光変調器２６に再生用パターンを表示する。光源１０から発振されたレーザ光は、記録の場合と同様にして、シャッター１２を通過し、１／２波長板１４と偏光板１６とにより光強度や偏光方向が調整され、ビームエキスパンダ１８により大径の平行光に変換されて、アキシコン光学系２０に入射する。
【００９４】
アキシコン光学系２０では、入射された直径Ｄの円形の平行光が補正されて、外径Ｄで内径ｄのリング状の平行光１０２が生成される。リング状の平行光１０２も光強度分布が平坦化されている。アキシコン光学系２０から射出されたリング状の平行光１０２は、反射ミラー２２に照射される。反射ミラー２２で反射されたリング状の平行光１０２は、偏光ビームスプリッタ２４に入射する。入射されたリング状の平行光１０２は、偏光ビームスプリッタ２４で空間光変調器２６の方向に反射される。空間光変調器２６では、表示された再生用パターンに応じてレーザ光が偏光変調され、参照光が生成される。生成された参照光は、記録の場合と同様にして、光記録媒体９４のホログラムが記録された領域に照射される。即ち、光記録媒体９４には、参照光だけが読出し光として照射される。
【００９５】
リング状の平行光１０２は、参照光領域２６Ｒの形状に応じて生成されたものであり、参照光領域２６Ｒにだけレーザ光が照射され、信号光領域２６Ｓにはレーザ光は照射されない。従って、信号光領域２６Ｓで反射された光（信号光に対応する領域に存在する漏れ光）が、読出し用の参照光と共に光記録媒体９４に照射されることはない。従って、ホログラムに照射される読出し光において、信号光に対応する領域への漏れ光（不要成分）が大幅に低減され、再生特性が顕著に向上する。
【００９６】
照射された参照光は、光記録媒体９４の記録層９４Ａを透過するときに、ホログラムによって回折され、反射層９４Ｂで反射されて、反射回折光（再生光）がフーリエ変換レンズ９２側に射出される。一部の参照光は回折されずに光記録媒体９４の反射層９４Ｂで反射される。射出された再生光（反射参照光を含む）は、フーリエ変換レンズ９２により逆フーリエ変換され、１/４波長板９０により直線偏光に再変換される。１/４波長板９０により直線偏光に変換された再生光は、一対のレンズ８８、８４によりリレーされて平行光に変換され、偏光ビームスプリッタ２４に入射し、偏光ビームスプリッタ２４で反射されて、センサアレイ９６に入射する。センサアレイ９６は、受光した再生光を電気信号に変換して出力する。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の実施の形態に係る光記録再生装置の構成を示す概略図である。
【図２】（Ａ）は記録時に空間光変調器に表示する記録用パターンの一例を示す図であり、（Ｂ）は空間光変調器の表示面に設定された表示領域の一例を示す平面図である。
【図３】（Ａ）はアキシコン光学系の構成の一例を示す概略図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、絞り機構の一例を示す概略図である。
【図４】（Ａ）は記録時におけるアキシコン光学系のビーム補正動作を示す図であり、（Ｂ）は再生時におけるアキシコン光学系のビーム補正動作を示す図である。
【図５】（Ａ）は入射した直径Ｄの円形の平行光が直径Ｄの円形の平行光として射出される光学的な条件を説明するための図であり、（Ｂ）は一対のアキシコンレンズにより光強度分布が平坦化される様子をシミュレーションした結果を示す図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は一対のアキシコンレンズによる光強度分布の平坦化効果をシミュレーションした結果を示す図である。
【図７】一対のアキシコンレンズ５８を構成する各々のレンズの配置を示す図である。
【図８】（Ａ）は記録時に空間光変調器の表示面にレーザ光が照射される様子を示す斜視図であり、（Ｂ）は再生時に空間光変調器の表示面にレーザ光が照射される様子を示す斜視図である。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）はアキシコン光学系の導入効果を示す図である。
【図１０】（Ａ）は図９（Ａ）に示すデータページのオン画素（白画素）のヒストグラムであり、（Ｂ）は図９（Ｂ）に示すデータページのオン画素のヒストグラムである。
【図１１】アキシコン光学系を導入した同軸反射型の光記録再生装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００９８】
１０   光源
１２   シャッター
１４   １／２波長板
１６   偏光板
１８   ビームエキスパンダ
２０   アキシコン光学系
２２   反射ミラー
２４   偏光ビームスプリッタ
２６   空間光変調器
２６Ｒ 参照光領域
２６Ｓ 信号光領域
２６Ａ 表示面
２８   レンズ
３０   遮光板
３０Ａ アパーチャ
３２   レンズ
３４   フーリエ変換レンズ
３６   光記録媒体
３８   フーリエ変換レンズ
３８   レンズ
４０   遮光板
４０Ａ アパーチャ
４２   レンズ
４６   センサアレイ
５０   マスク
５０Ａ 遮蔽部
５６   絞り機構
５６Ａ 開口部
５６Ｂ 絞り羽根
５８   アキシコンレンズ
５８Ａ アキシコンレンズ
５８Ｂ アキシコンレンズ
６４   記録用パターン
６６   信号光パターン
６８   参照光パターン
８４   レンズ
８６   遮光板
８６Ａ アパーチャ
８８   レンズ
９０   １／４波長板
９２   フーリエ変換レンズ
９４   光記録媒体
９４Ａ 記録層
９４Ｂ 反射層
９６   センサアレイ
１００ 円形の平行光
１０２ リング状の平行光
【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７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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