JP2006145676A - Hologram recording device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hologram recording device with which a bit error rate can be easily made smaller. <P>SOLUTION: The hologram recording device comprises a beam expanding means 3 for expanding a light beam emitted from a coherent light source and a spatial optical modulation means 5 for modulating the light beam passed through the beam expanding means 3 to the light indicating two-dimensional information and records interference patterns to a hologram recording layer by making reference light interfere with the recording light passed through the spatial optical modulation means 5 by a hologram recording layer. The device is provided with light intensity distribution conversion means 30, 31 for uniformalizing the light intensity distribution of the light beam incident on the spatial optical modulation means 5. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本願発明は、たとえばレーザビームを用いて記録媒体にホログラムを記録するためのホログラム記録装置に関する。   The present invention relates to a hologram recording apparatus for recording a hologram on a recording medium using, for example, a laser beam.

従来のホログラム記録装置としては、たとえば特許文献１に開示されたものがある。この種のホログラム記録装置は、基本的には図１０に示すような構成からなり、レーザ光源１００、コリメータレンズ２００、ビームエキスパンダ３００、第１および第２のビームスプリッタ４００Ａ，４００Ｂ、空間光変調器５００、２次元ディテクタ６００、記録光・再生光兼用の対物レンズ７００、および参照光用の対物レンズ８００を備えている。   An example of a conventional hologram recording apparatus is disclosed in Patent Document 1. This type of hologram recording apparatus basically has a configuration as shown in FIG. 10, and includes a laser light source 100, a collimator lens 200, a beam expander 300, first and second beam splitters 400A and 400B, spatial light modulation. The apparatus 500 includes a two-dimensional detector 600, an objective lens 700 for both recording light and reproduction light, and an objective lens 800 for reference light.

図１０に示す従来のホログラム記録装置では、記録モードの場合、レーザ光源１００から出射したレーザビームがコリメータレンズ２００によって平行ビームに変換され、さらに平行ビームがビームエキスパンダ３００によって拡大される。その後、平行ビームは、第１のビームスプリッタ４００Ａによってホログラム記録用の記録光と参照光とに分離される。一方の記録光は、空間光変調器５００によって２次元的な情報を表す光（２次元情報光）に変調された後、第２のビームスプリッタ４００Ｂおよび記録光・再生光兼用の対物レンズ７００を経て記録媒体Ｂに照射される。他方の参照光は、第１のビームスプリッタ４００Ａから出射した後に参照光用の対物レンズ８００へと導かれ、記録媒体Ｂにおいて記録光と干渉するように照射される。その結果、記録媒体Ｂの記録層９２にホログラムが記録される。再生モードでは、レーザ光源１００から出射したレーザビームがコリメータレンズ２００およびビームエキスパンダ３００を経た後、さらに第１のビームスプリッタ４００Ａおよび参照光用の対物レンズ８００を経て参照光として記録媒体Ｂに照射される。このとき、記録媒体Ｂの記録層９２では、記録されたホログラムによる再生光が生じ、この再生光が記録光・再生光兼用の対物レンズ７００および第２のビームスプリッタ４００Ｂを経て２次元ディテクタ６００に受光される。これにより、２次元情報光によりホログラムとして記録された情報が再生される。   In the conventional hologram recording apparatus shown in FIG. 10, in the recording mode, the laser beam emitted from the laser light source 100 is converted into a parallel beam by the collimator lens 200, and further the parallel beam is expanded by the beam expander 300. Thereafter, the parallel beam is separated into recording light for hologram recording and reference light by the first beam splitter 400A. One recording light is modulated into light representing two-dimensional information (two-dimensional information light) by the spatial light modulator 500, and then the second beam splitter 400B and the objective lens 700 for both recording light and reproduction light are used. Then, the recording medium B is irradiated. The other reference light exits from the first beam splitter 400A, is guided to the reference light objective lens 800, and is irradiated on the recording medium B so as to interfere with the recording light. As a result, a hologram is recorded on the recording layer 92 of the recording medium B. In the reproduction mode, the laser beam emitted from the laser light source 100 passes through the collimator lens 200 and the beam expander 300, and further irradiates the recording medium B as reference light through the first beam splitter 400A and the reference lens objective lens 800. Is done. At this time, reproduction light from the recorded hologram is generated in the recording layer 92 of the recording medium B, and this reproduction light passes through the objective lens 700 serving as both recording light and reproduction light and the second beam splitter 400B to the two-dimensional detector 600. Received light. Thereby, information recorded as a hologram by the two-dimensional information light is reproduced.

特開２００２−２１６３５９号公報JP 2002-216359 A

しかしながら、上記従来のホログラム記録装置では、図１１の（ａ）に示されるようにレーザビームがガウス分布状の光強度分布をもってレーザ光源から出射するにもかかわらず、このようなレーザビームをコリメータレンズやビームエキスパンダによって単調に屈折させているだけである。そのため、空間光変調器上の光強度分布もまたガウス分布状となり、当該空間光変調器における１画素当たりの光強度と画素数との関係については、極端な場合、図１１の（ｂ）に示されるような関係になってしまう。このような関係は、２次元ディテクタでも同様である。   However, in the above-described conventional hologram recording apparatus, the laser beam is emitted from the laser light source with a Gaussian light intensity distribution as shown in FIG. The beam is simply refracted by a beam expander. Therefore, the light intensity distribution on the spatial light modulator also has a Gaussian distribution, and in the extreme case, the relationship between the light intensity per pixel and the number of pixels in the spatial light modulator is as shown in FIG. The relationship will be as shown. Such a relationship is the same in the two-dimensional detector.

上記光強度と画素数との関係に基づき、ホログラム記録におけるビットエラーレート（ＢＥＲ）を算出する式としては、一般に下記の式が用いられる。   As a formula for calculating a bit error rate (BER) in hologram recording based on the relationship between the light intensity and the number of pixels, the following formula is generally used.

Figure 2006145676
Figure 2006145676

このようなビットエラーレートの算出式から、図１１の（ｂ）に示されるように、黒い画素（ビット“０”）に対応する近似曲線Ｗ0と白い画素（ビット“１”）に対応する近似曲線Ｗ1とが重なり合う場合には、しきい値ｘcをどのように設定してもビットエラーレートが大きくなるという難点があった。 From such a bit error rate calculation formula, as shown in FIG. 11B, the approximate curve W 0 corresponding to the black pixel (bit “0”) and the white pixel (bit “1”) are corresponded. When the approximate curve W 1 overlaps, there is a problem that the bit error rate is increased regardless of how the threshold value x c is set.

本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ビットエラーレートを容易に小さくす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。   The present invention has been conceived under the circumstances described above, and an object thereof is to provide a hologram recording apparatus capable of easily reducing the bit error rate.

上記課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。   In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.

本願発明によって提供されるホログラム記録装置は、コヒーレント光源と、この光源から出射した光ビームを拡大するビーム拡大手段と、このビーム拡大手段を経た光ビームを２次元的な情報を表す光に変調する空間光変調手段とを備え、上記空間光変調手段を経た記録光に対して参照光をホログラム記録層で干渉させることにより、干渉パターンをホログラム記録層に記録するホログラム記録装置であって、上記空間光変調手段に入射する光ビームの光強度分布を均一化するための光強度分布変換手段が設けられていることを特徴としている。   The hologram recording apparatus provided by the present invention modulates a coherent light source, beam expanding means for expanding the light beam emitted from the light source, and light representing the two-dimensional information through the beam expanding means. A hologram recording apparatus that records an interference pattern on the hologram recording layer by causing the hologram recording layer to interfere with the recording light that has passed through the spatial light modulating means. A light intensity distribution converting means for making the light intensity distribution of the light beam incident on the light modulating means uniform is provided.

好ましい実施の形態としては、上記ビーム拡大手段は、入射側レンズと出射側レンズとを組み合わせたレンズ系からなり、上記入射側レンズは、上記光源から出射して平行ビームに変換された光ビームを拡大するとともに、上記出射側レンズは、上記入射側レンズを経た光ビームを平行化するように構成されており、かつ、上記入射側レンズおよび出射側レンズの少なくとも一方は、非球面レンズとすることにより上記光強度分布変換手段として設けられている。   As a preferred embodiment, the beam expanding means comprises a lens system in which an incident side lens and an output side lens are combined, and the incident side lens receives a light beam emitted from the light source and converted into a parallel beam. The exit side lens is configured to collimate the light beam that has passed through the entrance side lens, and at least one of the entrance side lens and the exit side lens is an aspherical lens. Is provided as the light intensity distribution converting means.

このような構成によれば、たとえばビーム拡大手段の入射側レンズおよび出射側レンズを非球面レンズとすることにより、これらのレンズによって光ビームの光強度分布をガウス分布状の状態から均一な状態となるようにすることができる。したがって、ビーム拡大手段として非球面レンズを採用するだけでビットエラーレートを容易に小さくすることができる。   According to such a configuration, for example, the incident side lens and the outgoing side lens of the beam expanding means are aspherical lenses, so that the light intensity distribution of the light beam is changed from a Gaussian distribution state to a uniform state by these lenses. Can be. Therefore, the bit error rate can be easily reduced only by using an aspheric lens as the beam expanding means.

他の好ましい実施の形態としては、上記光源から出射した光ビームを平行ビームに変換するとともに、この平行ビームを上記ビーム拡大手段に入射するビーム平行化手段と、上記ビーム拡大手段を経た光ビームを上記記録光と参照光とに分離し、一方の記録光を上記空間光変調手段に入射するビーム分離手段とを備え、上記光強度分布変換手段は、上記ビーム拡大手段と上記ビーム分離手段との間、または上記ビーム平行化手段と上記ビーム拡大手段との間に配置されている。   As another preferred embodiment, the light beam emitted from the light source is converted into a parallel beam, and the beam collimating means for making the parallel beam incident on the beam expanding means, and the light beam passed through the beam expanding means Beam separating means for separating the recording light into reference light and entering one of the recording light into the spatial light modulating means, and the light intensity distribution converting means comprises the beam expanding means and the beam separating means. Or between the beam collimating means and the beam expanding means.

たとえば、上記光強度分布変換手段は、２個のシリンドリカルレンズを互いに直交するように組み合わせたレンズ系、または単一の非球面レンズにより構成されている。   For example, the light intensity distribution conversion means is constituted by a lens system in which two cylindrical lenses are combined so as to be orthogonal to each other, or a single aspheric lens.

他の例としては、上記光強度分布変換手段は、回折光学素子により構成されている。   As another example, the light intensity distribution conversion means is constituted by a diffractive optical element.

このような構成によれば、たとえばビーム拡大手段とビーム分離手段との間に光強度分布変換手段としての非球面レンズを配置することにより、このレンズによって光ビームの光強度分布をガウス分布状の状態から均一な状態となるようにすることができる。光強度分布変換手段としては、２個のシリンドリカルレンズを互いに直交するように組み合わせたレンズ系、あるいは光の回折現象を利用する回折光学素子を用いてもよい。したがって、上記のような光強度分布変換手段をビーム拡大手段とビーム分離手段との間に配置するだけでビットエラーレートを容易に小さくすることができる。なお、光強度分布変換手段をビーム平行化手段とビーム拡大手段との間に配置した構成でも同様の効果が得られる。   According to such a configuration, for example, by arranging an aspherical lens as a light intensity distribution converting means between the beam expanding means and the beam separating means, the light intensity distribution of the light beam is made Gaussian distributed by this lens. The state can be made uniform. As the light intensity distribution conversion means, a lens system in which two cylindrical lenses are combined so as to be orthogonal to each other, or a diffractive optical element utilizing a light diffraction phenomenon may be used. Therefore, the bit error rate can be easily reduced only by arranging the light intensity distribution converting means as described above between the beam expanding means and the beam separating means. The same effect can be obtained even when the light intensity distribution converting means is arranged between the beam collimating means and the beam expanding means.

本願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。   Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.

以下、本願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。図１〜３は、本願発明に係るホログラム記録装置の第１実施形態を示している。なお、図１は、記録モードにおける動作状態を示し、図２は、再生モードにおける動作状態を示している。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. 1 to 3 show a first embodiment of a hologram recording apparatus according to the present invention. FIG. 1 shows the operation state in the recording mode, and FIG. 2 shows the operation state in the reproduction mode.

図１および図２に示されているように、本実施形態のホログラム記録装置Ａ１は、コヒーレント光源１、コリメータレンズ２、ビームエキスパンダ３、第１および第２のビームスプリッタ４Ａ，４Ｂ、空間光変調器５、２次元ディテクタ６、記録光・再生光兼用の対物レンズ７、ならびに参照光用の対物レンズ８を備えて構成されている。記録媒体Ｂは、基板９０、反射膜９１、記録層９２、および保護膜９３を積層して構成されており、この記録層９２にホログラムが記録される。   As shown in FIGS. 1 and 2, the hologram recording apparatus A1 of the present embodiment includes a coherent light source 1, a collimator lens 2, a beam expander 3, first and second beam splitters 4A and 4B, spatial light. It comprises a modulator 5, a two-dimensional detector 6, an objective lens 7 for both recording light and reproduction light, and an objective lens 8 for reference light. The recording medium B is configured by laminating a substrate 90, a reflective film 91, a recording layer 92, and a protective film 93, and a hologram is recorded on the recording layer 92.

コヒーレント光源１は、たとえば半導体レーザ素子からなり、記録モードあるいは再生モードにおいて比較的帯域が狭く干渉性の高いコヒーレント光としてのレーザビームを出射する。このコヒーレント光源１からは、レーザビームがガウス分布状の光強度分布をもって出射する（図１１の（ａ）参照）。なお、レーザビームの光強度は、光束密度に比例する。   The coherent light source 1 is made of, for example, a semiconductor laser element, and emits a laser beam as coherent light having a relatively narrow band and high coherence in the recording mode or the reproduction mode. From the coherent light source 1, a laser beam is emitted with a Gaussian light intensity distribution (see FIG. 11A). The light intensity of the laser beam is proportional to the light beam density.

コリメータレンズ２は、コヒーレント光源１から出射したレーザビームを平行ビームに変換する。このコリメータレンズ２から平行ビームとして出射するレーザビームもまた、ガウス分布状の光強度分布をもつ。   The collimator lens 2 converts the laser beam emitted from the coherent light source 1 into a parallel beam. The laser beam emitted from the collimator lens 2 as a parallel beam also has a Gaussian light intensity distribution.

ビームエキスパンダ３は、図３によく示されているように、入射側レンズ３０と出射側レンズ３１とを光強度分布変換手段として組み合わせたレンズ系からなり、コリメータレンズ２から出射したレーザビームの径を拡大する。入射側レンズ３０は、平凹状の非球面レンズで構成されており、出射側レンズ３１は、平凸状の非球面レンズで構成されている。入射側レンズ３０は、レーザビームの中央部よりも周辺部の光束密度が密となるように入射したレーザビームを拡大する。出射側レンズ３１は、レーザビームの中央部から周辺部にわたって光束密度が均一で、かつ、平行ビームとなるようにレーザビームを出射する。これにより、ビームエキスパンダ３は、入射したレーザビームをガウス分布状から均一な光強度分布をもつレーザビームに整形し、このレーザビームを平行ビームとして出射する。   As shown well in FIG. 3, the beam expander 3 is composed of a lens system in which an incident side lens 30 and an emission side lens 31 are combined as light intensity distribution conversion means, and the laser beam emitted from the collimator lens 2 is Increase the diameter. The incident side lens 30 is composed of a plano-concave aspheric lens, and the exit side lens 31 is composed of a plano-convex aspheric lens. The incident side lens 30 expands the incident laser beam so that the light flux density in the peripheral portion is denser than the central portion of the laser beam. The exit side lens 31 emits the laser beam so that the light flux density is uniform from the center to the periphery of the laser beam and becomes a parallel beam. Thereby, the beam expander 3 shapes the incident laser beam from a Gaussian distribution to a laser beam having a uniform light intensity distribution, and emits this laser beam as a parallel beam.

第１のビームスプリッタ４Ａは、ビームエキスパンダ３から出射したレーザビームを受け、このレーザビームを空間光変調器５に向かうホログラム記録用の記録光と、これとは別の光路を経て対物レンズ８へと向かう参照光とに分離する。第２のビームスプリッタ４Ｂは、空間光変調器５から対物レンズ７へと記録光を透過させる一方、記録媒体Ｂから対物レンズ７を通して戻ってくる再生光を受け、この再生光を２次元ディテクタ６へと導く。   The first beam splitter 4 </ b> A receives the laser beam emitted from the beam expander 3, and records the laser beam toward the spatial light modulator 5, and the objective lens 8 through a different optical path from the recording light for hologram recording. It separates into the reference light which goes to. The second beam splitter 4B transmits the recording light from the spatial light modulator 5 to the objective lens 7, while receiving the reproduction light returning from the recording medium B through the objective lens 7, and receiving the reproduction light from the two-dimensional detector 6. Lead to.

空間光変調器５は、たとえば液晶表示装置あるいはＤＭＤ（Deformable Mirror Device）からなり、記録モード時にのみ使用される。この空間光変調器５は、ビームエキスパンダ３から第１のビームスプリッタ４Ａを経て導かれてくる光強度分布が均一な記録光を２次元的な情報を表す記録光（２次元情報光）に変調する。   The spatial light modulator 5 is composed of, for example, a liquid crystal display device or DMD (Deformable Mirror Device), and is used only in the recording mode. The spatial light modulator 5 converts recording light having a uniform light intensity distribution guided from the beam expander 3 through the first beam splitter 4A into recording light (two-dimensional information light) representing two-dimensional information. Modulate.

２次元ディテクタ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り、主として再生モード時に使用される。この２次元ディテクタ６は、受光した再生光をデジタル信号に変換することにより、記録媒体Ｂの記録層９２にホログラムとして記録された２次元的な情報を取り出す。   The two-dimensional detector 6 is composed of a CCD area sensor or a CMOS area sensor, for example, and is mainly used in the reproduction mode. The two-dimensional detector 6 takes out two-dimensional information recorded as a hologram on the recording layer 92 of the recording medium B by converting the received reproduction light into a digital signal.

記録光・再生光兼用の対物レンズ７および参照光用の対物レンズ８は、ヘッドユニット９に一体化されており、参照光用の対物レンズ８は、記録光・再生光兼用の対物レンズ７に対して所定角度をなすように配置されている。この参照光用の対物レンズ８には、第１のビームスプリッタ４Ａから反射ミラー８０およびプリズム８１を介して参照光が導かれてくる。ヘッドユニット９は、一方の対物レンズ７を通る記録光と他方の対物レンズ８を通る参照光とが記録媒体Ｂの記録層９２において互いに干渉するように、電磁コイルなどの駆動手段９ａによって記録媒体Ｂの厚み方向に変位させられる。記録媒体Ｂの記録層９２には、記録光と参照光とが互いに干渉するように照射されることでホログラムが記録される。再生モード時、図２に示されているように、第１のビームスプリッタ４Ａから対物レンズ８を経て参照光のみが記録媒体Ｂの記録層９２に照射される。記録層９２の照射部位では、記録光および参照光の干渉によって記録されたホログラムに基づく再生光が生じ、この再生光が記録光・再生光兼用の対物レンズ７および第２のビームスプリッタ４Ｂを通して２次元ディテクタ６に受光される。これにより、２次元情報光によりホログラムとして記録された情報が再生される。   The recording light / reproducing light objective lens 7 and the reference light objective lens 8 are integrated with the head unit 9, and the reference light objective lens 8 is combined with the recording light / reproducing light objective lens 7. It arrange | positions so that a predetermined angle may be made with respect to. The reference light is guided from the first beam splitter 4 </ b> A to the reference light objective lens 8 through the reflection mirror 80 and the prism 81. The head unit 9 is recorded on a recording medium by a driving means 9a such as an electromagnetic coil so that the recording light passing through one objective lens 7 and the reference light passing through the other objective lens 8 interfere with each other in the recording layer 92 of the recording medium B. It is displaced in the thickness direction of B. A hologram is recorded on the recording layer 92 of the recording medium B by irradiating the recording light and the reference light so as to interfere with each other. In the reproduction mode, as shown in FIG. 2, only the reference light is irradiated from the first beam splitter 4A through the objective lens 8 onto the recording layer 92 of the recording medium B. At the irradiated portion of the recording layer 92, reproduction light based on the hologram recorded by the interference of the recording light and the reference light is generated, and this reproduction light passes through the objective lens 7 for both recording light and reproduction light and the second beam splitter 4B. Light is received by the dimensional detector 6. Thereby, information recorded as a hologram by the two-dimensional information light is reproduced.

次に、ホログラム記録装置Ａ１の作用について説明する。   Next, the operation of the hologram recording apparatus A1 will be described.

図１に示す記録モードの場合、コヒーレント光源１から出射したレーザビームは、コリメータレンズ２、ビームエキスパンダ３、第１のビームスプリッタ４Ａ、空間光変調器５、第２のビームスプリッタ４Ｂ、対物レンズ７を順次経ることにより、記録光として記録媒体Ｂに照射される。また、コヒーレント光源１から出射したレーザビームは、コリメータレンズ２、ビームエキスパンダ３、第１のビームスプリッタ４Ａ、反射ミラー８０、プリズム８１、対物レンズ８を順次経ることにより、記録媒体Ｂの記録層９２で上記記録光と干渉するように参照光として照射される。記録層９２においては、空間光変調器５により２次元情報光として変調された記録光と参照光とが光学的に干渉する結果、２次元的な情報を含むホログラムが記録される。   In the case of the recording mode shown in FIG. 1, the laser beam emitted from the coherent light source 1 includes a collimator lens 2, a beam expander 3, a first beam splitter 4A, a spatial light modulator 5, a second beam splitter 4B, and an objective lens. Then, the recording medium B is irradiated as recording light. The laser beam emitted from the coherent light source 1 passes through the collimator lens 2, the beam expander 3, the first beam splitter 4 </ b> A, the reflection mirror 80, the prism 81, and the objective lens 8 in order, so that the recording layer of the recording medium B is recorded. At 92, the reference light is irradiated so as to interfere with the recording light. In the recording layer 92, as a result of optical interference between the recording light modulated as the two-dimensional information light by the spatial light modulator 5 and the reference light, a hologram including two-dimensional information is recorded.

このとき、図３によく示されているように、レーザビームは、ビームエキスパンダ３によって光強度分布がガウス分布状から均一な分布状態となるように整形される。これにより、空間光変調器５上の光強度分布もまた均一な分布状態となる。   At this time, as well shown in FIG. 3, the laser beam is shaped by the beam expander 3 so that the light intensity distribution is changed from a Gaussian distribution to a uniform distribution. Thereby, the light intensity distribution on the spatial light modulator 5 is also in a uniform distribution state.

このような空間光変調器５の画素全体を市松模様状にオンオフした状態とし、１画素当たりの光強度と画素数とを測定した場合には、図４に示されるような光強度と画素数との関係が測定結果として得られる。このような光強度と画素数との関係においては、黒い画素（ビット“０”）に対応する近似曲線Ｗ0と白い画素（ビット“１”）に対応する近似曲線Ｗ1とが重なり合うことがない。そのため、このような関係をビットエラーレート（ＢＥＲ）の算出式（前述した数式１）に当てはめた場合、しきい値ｘcを所定範囲内の値、たとえば図４では一例として画素値１００〜２００となる値を設定すれば、記録モード時におけるビットエラーレートが０になる。 When the entire pixels of the spatial light modulator 5 are turned on and off in a checkered pattern, and the light intensity and the number of pixels per pixel are measured, the light intensity and the number of pixels as shown in FIG. Is obtained as a measurement result. In the context of such a light intensity and number of pixels, that the approximate curve W 1 corresponding to the approximation curve W 0 and white pixels corresponding to the black pixel (bit "0") (bit "1") overlap Absent. Therefore, when such a relationship is applied to the bit error rate (BER) calculation formula (formula 1 described above), the threshold value x c is a value within a predetermined range, for example, pixel values 100 to 200 as an example in FIG. Is set to 0, the bit error rate in the recording mode becomes zero.

一方、図２に示す再生モードの場合、コヒーレント光源１から出射したレーザビームは、コリメータレンズ２、ビームエキスパンダ３、第１のビームスプリッタ４Ａ、反射ミラー８０、プリズム８１、対物レンズ８を順次経ることにより、参照光として記録媒体Ｂに照射される。そして、記録媒体Ｂの記録層９２では、記録されたホログラムによる再生光が生じ、この再生光が対物レンズ８および第２のビームスプリッタ４Ｂを経て２次元ディテクタ６に受光される。これにより、２次元情報光によりホログラムとして記録された情報が再生される。   On the other hand, in the reproduction mode shown in FIG. 2, the laser beam emitted from the coherent light source 1 sequentially passes through the collimator lens 2, the beam expander 3, the first beam splitter 4A, the reflection mirror 80, the prism 81, and the objective lens 8. As a result, the recording medium B is irradiated as reference light. Then, in the recording layer 92 of the recording medium B, reproduced light from the recorded hologram is generated, and this reproduced light is received by the two-dimensional detector 6 through the objective lens 8 and the second beam splitter 4B. Thereby, information recorded as a hologram by the two-dimensional information light is reproduced.

このような再生モードの場合でも、参照光として記録媒体Ｂに照射されるレーザビームの光強度分布がビームエキスパンダ３によってガウス分布状から均一な分布状態となるように整形されているため、２次元ディテクタ６で受光した再生光の光強度分布も概ね均一な分布状態となる。これにより、再生モード時におけるビットエラーレートもほとんど０になる。   Even in such a reproduction mode, the light intensity distribution of the laser beam applied to the recording medium B as the reference light is shaped by the beam expander 3 so as to change from a Gaussian distribution to a uniform distribution. The light intensity distribution of the reproduction light received by the dimensional detector 6 is also substantially uniform. As a result, the bit error rate in the playback mode is almost zero.

したがって、本実施形態によれば、レーザビームの光強度分布を均一化するように設計されたビームエキスパンダ３を用いるだけで、ビットエラーレートを容易に小さくすることができる。   Therefore, according to the present embodiment, the bit error rate can be easily reduced only by using the beam expander 3 designed to make the light intensity distribution of the laser beam uniform.

図５および図６は、本願発明に係るホログラム記録装置の第２実施形態を示している。なお、第１実施形態と同一あるいは類似の構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。   5 and 6 show a second embodiment of the hologram recording apparatus according to the present invention. In addition, about the component which is the same as that of 1st Embodiment, or similar, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

本実施形態のホログラム記録装置Ａ２においては、ビームエキスパンダ３Ａと第１のビームスプリッタ４Ａとの間に非球面レンズ３２（光強度分布変換手段）が配置されている。ビームエキスパンダ３Ａは、図６によく示されているように、入射側レンズ３０Ａと出射側レンズ３１Ａとを組み合わせたレンズ系からなる。これら入射側レンズ３０Ａおよび出射側レンズ３１Ａは、均等な屈折率が得られる球面レンズによって構成されている。そのため、ビームエキスパンダ３Ａは、入射したレーザビームの光強度分布をガウス分布状としたままこのレーザビームを平行ビームとして出射する。非球面レンズ３２は、ビームエキスパンダ３Ａから出射したレーザビームが透過する際、このレーザビームの中央部よりも周辺部の光束密度が密となるような光入射面３２ａおよび光出射面３２ｂを有している。すなわち、非球面レンズ３２は、入射したレーザビームを平行ビームとして保ちつつも、このレーザビームをガウス分布状から均一な光強度分布をもつレーザビームとして出射する。   In the hologram recording apparatus A2 of the present embodiment, an aspheric lens 32 (light intensity distribution conversion means) is disposed between the beam expander 3A and the first beam splitter 4A. As well shown in FIG. 6, the beam expander 3A includes a lens system in which an entrance side lens 30A and an exit side lens 31A are combined. The entrance side lens 30A and the exit side lens 31A are constituted by spherical lenses capable of obtaining a uniform refractive index. Therefore, the beam expander 3A emits the laser beam as a parallel beam while keeping the light intensity distribution of the incident laser beam in a Gaussian distribution. The aspherical lens 32 has a light incident surface 32a and a light emitting surface 32b so that when the laser beam emitted from the beam expander 3A is transmitted, the light flux density in the peripheral portion is denser than the central portion of the laser beam. is doing. That is, the aspherical lens 32 emits the laser beam as a laser beam having a uniform light intensity distribution from a Gaussian distribution while keeping the incident laser beam as a parallel beam.

本実施形態のように非球面レンズ３２を備えたホログラム記録装置Ａ２によっても、当該非球面レンズ３２によってレーザビームがガウス分布状の光強度分布から均一な分布状態となるように整形される。これにより、空間光変調器５や２次元ディテクタ６上の光強度分布もまた均一な分布状態となるため、第１実施形態と同様にビットエラーレートを容易に小さくすることができる。   Also in the hologram recording apparatus A2 including the aspheric lens 32 as in the present embodiment, the aspheric lens 32 shapes the laser beam from the Gaussian distribution light intensity distribution into a uniform distribution state. Thereby, since the light intensity distribution on the spatial light modulator 5 and the two-dimensional detector 6 is also in a uniform distribution state, the bit error rate can be easily reduced as in the first embodiment.

図７は、本願発明に係るホログラム記録装置の第３実施形態を示している。なお、第１実施形態や第２実施形態と同一あるいは類似の構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。   FIG. 7 shows a third embodiment of a hologram recording apparatus according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component same or similar to 1st Embodiment or 2nd Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

本実施形態のホログラム記録装置においては、ビームエキスパンダ３Ａと第１のビームスプリッタ４Ａとの間に第１および第２のシリンドリカルレンズ３３Ａ，３３Ｂが交差するように配置されている。第１のシリンドリカルレンズ３３Ａは、レーザビームの光軸をｚ軸とした場合、このｚ軸と垂直に交わる例えばｘ軸方向（図７の紙面を貫通する方向）にのみレーザビームの中央部よりも周辺部の光束密度を密とするように配置されている。一方、第２のシリンドリカルレンズ３３Ｂは、ｚ軸およびｘ軸の双方に垂直に交わるｙ軸方向（図７の上下方向）にのみレーザビームの中央部よりも周辺部の光束密度を密とするように配置されている。すなわち、このような第１および第２のシリンドリカルレンズ３３Ａ，３３Ｂを組み合わせた屈折光学系（光強度分布変換手段）によっても、ビームエキスパンダ３Ａから出射したレーザビームを平行ビームとして保ちつつ、このレーザビームをガウス分布状から均一な光強度分布をもつレーザビームとして出射することができる。   In the hologram recording apparatus of the present embodiment, the first and second cylindrical lenses 33A and 33B are disposed so as to intersect between the beam expander 3A and the first beam splitter 4A. When the optical axis of the laser beam is the z-axis, the first cylindrical lens 33A is more than the central portion of the laser beam only in the x-axis direction (direction passing through the sheet of FIG. 7) perpendicular to the z-axis, for example. It arrange | positions so that the light flux density of a peripheral part may be dense. On the other hand, in the second cylindrical lens 33B, the light flux density in the peripheral portion is made denser than the central portion of the laser beam only in the y-axis direction (vertical direction in FIG. 7) perpendicular to both the z-axis and the x-axis. Is arranged. That is, the laser beam emitted from the beam expander 3A is maintained as a parallel beam by the refractive optical system (light intensity distribution converting means) in which the first and second cylindrical lenses 33A and 33B are combined. The beam can be emitted as a laser beam having a uniform light intensity distribution from a Gaussian distribution.

したがって、本実施形態のように第１および第２のシリンドリカルレンズ３３Ａ，３３Ｂを組み合わせた屈折光学系によっても、当該屈折光学系によってレーザビームがガウス分布状の光強度分布から均一な分布状態となるように整形される。これにより、空間光変調器５や２次元ディテクタ６上の光強度分布もまた均一な分布状態となるため、第１あるいは第２実施形態と同様にビットエラーレートを容易に小さくすることができる。   Accordingly, even with a refractive optical system in which the first and second cylindrical lenses 33A and 33B are combined as in the present embodiment, the laser beam is changed from a Gaussian distribution-like light intensity distribution to a uniform distribution state by the refractive optical system. Is shaped as follows. Thereby, since the light intensity distribution on the spatial light modulator 5 and the two-dimensional detector 6 is also in a uniform distribution state, the bit error rate can be easily reduced as in the first or second embodiment.

図８および図９は、本願発明に係るホログラム記録装置の第４実施形態を示している。なお、第１ないし第３実施形態と同一あるいは類似の構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。   8 and 9 show a fourth embodiment of the hologram recording apparatus according to the present invention. Note that the same or similar components as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施形態のホログラム記録装置においては、ビームエキスパンダ３Ａと第１のビームスプリッタ４Ａとの間に回折光学素子３４（光強度分布変換手段）が配置されている。図９の（ａ）および（ｂ）によく示されているように、回折光学素子３４は、中央部から周辺部に向かって間隔が疎となる回折パターン３４ｃが形成された光入射面３４ａと、これとは逆に中央部から周辺部に向かって間隔が密となる回折パターン３４ｄが形成された光出射面３４ｂとを有している。ビームエキスパンダ３Ａから出射したレーザビームが回折光学素子３４を透過する際、上記回折パターン３４ｃ，３４ｄによってレーザビームの中央部よりも周辺部の光束密度が密となるようにレーザビームが回折する。すなわち、このような回折光学素子３４によっても、ビームエキスパンダ３Ａから出射したレーザビームを平行ビームとして保ちつつ、このレーザビームをガウス分布状から均一な光強度分布をもつレーザビームとして出射することができる。   In the hologram recording apparatus of the present embodiment, a diffractive optical element 34 (light intensity distribution converting means) is disposed between the beam expander 3A and the first beam splitter 4A. As well shown in FIGS. 9A and 9B, the diffractive optical element 34 includes a light incident surface 34a on which a diffraction pattern 34c having a sparse spacing from the central portion toward the peripheral portion is formed. Contrary to this, it has a light emitting surface 34b on which a diffraction pattern 34d having a dense interval from the central part toward the peripheral part is formed. When the laser beam emitted from the beam expander 3A passes through the diffractive optical element 34, the diffraction pattern 34c, 34d diffracts the laser beam so that the light flux density in the peripheral portion is denser than the central portion of the laser beam. That is, even with such a diffractive optical element 34, the laser beam emitted from the beam expander 3A can be emitted as a laser beam having a uniform light intensity distribution from a Gaussian distribution while maintaining the laser beam as a parallel beam. it can.

したがって、本実施形態のように回折光学素子３４を備えた構成によっても、当該回折光学素子３４によってレーザビームがガウス分布状の光強度分布から均一な分布状態となるように整形される。これにより、空間光変調器５や２次元ディテクタ６上の光強度分布もまた均一な分布状態となるため、第１ないし第３実施形態と同様にビットエラーレートを容易に小さくすることができる。   Therefore, even with the configuration including the diffractive optical element 34 as in the present embodiment, the laser beam is shaped by the diffractive optical element 34 so that the laser beam is uniformly distributed from the Gaussian light intensity distribution. Thereby, since the light intensity distribution on the spatial light modulator 5 and the two-dimensional detector 6 is also in a uniform distribution state, the bit error rate can be easily reduced as in the first to third embodiments.

なお、本願発明は、上記の各実施形態に限定されるものではない。   The present invention is not limited to the above embodiments.

上記第１実施形態では、ビームエキスパンダの入射側レンズおよび出射側レンズの双方に非球面レンズが用いられるが、入射側レンズあるいは出射側レンズのいずれか一方のみを非球面レンズとしてもよい。   In the first embodiment, aspherical lenses are used for both the incident side lens and the outgoing side lens of the beam expander. However, only one of the incident side lens and the outgoing side lens may be an aspherical lens.

上記第２ないし第４実施形態では、ビームエキスパンダと第１のビームスプリッタとの間に光強度分布変換手段を配置しているが、たとえばコリメータレンズとビームエキスパンダとの間に光強度分布変換手段を配置するようにしてもよい。   In the second to fourth embodiments, the light intensity distribution conversion means is disposed between the beam expander and the first beam splitter. For example, the light intensity distribution conversion is performed between the collimator lens and the beam expander. Means may be arranged.

本願発明に係るホログラム記録装置の第１実施形態を示す全体構成図である。1 is an overall configuration diagram showing a first embodiment of a hologram recording apparatus according to the present invention. 図１に示すホログラム記録装置の再生モードにおける状態を示す全体構成図である。It is a whole block diagram which shows the state in the reproduction | regeneration mode of the hologram recording apparatus shown in FIG. 図１に示すホログラム記録装置の要部構成図である。It is a principal part block diagram of the hologram recording apparatus shown in FIG. 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説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating an effect | action of the hologram recording apparatus shown in FIG. 本願発明に係るホログラム記録装置の第２実施形態を示す全体構成図である。It is a whole block diagram which shows 2nd Embodiment of the hologram recording apparatus which concerns on this invention. 図５に示すホログラム記録装置の要部構成図である。It is a principal part block diagram of the hologram recording apparatus shown in FIG. 本願発明に係るホログラム記録装置の第３実施形態を示す要部構成図である。It is a principal part block diagram which shows 3rd Embodiment of the hologram recording apparatus which concerns on this invention. 本願発明に係るホログラム記録装置の第４実施形態を示す要部構成図である。It is a principal part block diagram which shows 4th Embodiment of the hologram recording apparatus which concerns on this invention. 図８に示すホログラム記録装置の回折光学素子を示す平面図である。It is a top view which shows the diffractive optical element of the hologram recording apparatus shown in FIG. 従来のホログラム記録装置の一例を示す全体構成図である。It is a whole block diagram which shows an example of the conventional hologram recording device. 従来のホログラム記録装置の作用を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the effect | action of the conventional hologram recording apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

Ａ１，Ａ２ ホログラム記録装置
１ コヒーレント光源
２ コリメータレンズ（ビーム平行化手段）
３，３Ａ ビームエキスパンダ（ビーム拡大手段）
３０，３０Ａ 入射側レンズ（光強度分布変換手段）
３１，３１Ａ 出射側レンズ（光強度分布変換手段）
３２ 非球面レンズ（光強度分布変換手段）
３３Ａ 第１のシリンドリカルレンズ（光強度分布変換手段）
３３Ｂ 第２のシリンドリカルレンズ（光強度分布変換手段）
３４ 回折光学素子（光強度分布変換手段）
４Ａ 第１のビームスプリッタ（ビーム分離手段）
４Ｂ 第２のビームスプリッタ
５ 空間光変調器（空間光変調手段） A1, A2 Hologram recording device 1 Coherent light source 2 Collimator lens (beam collimating means)
3,3A beam expander (beam expansion means)
30, 30A incident side lens (light intensity distribution conversion means)
31, 31A Emission side lens (light intensity distribution conversion means)
32 Aspherical lens (light intensity distribution conversion means)
33A First cylindrical lens (light intensity distribution conversion means)
33B Second cylindrical lens (light intensity distribution conversion means)
34 Diffractive optical element (light intensity distribution conversion means)
4A First beam splitter (beam separating means)
4B Second beam splitter 5 Spatial light modulator (spatial light modulation means)

Claims (5)

コヒーレント光源と、この光源から出射した光ビームを拡大するビーム拡大手段と、このビーム拡大手段を経た光ビームを２次元的な情報を表す光に変調する空間光変調手段とを備え、上記空間光変調手段を経た記録光に対して参照光をホログラム記録層で干渉させることにより、干渉パターンをホログラム記録層に記録するホログラム記録装置であって、
上記空間光変調手段に入射する光ビームの光強度分布を均一化するための光強度分布変換手段が設けられていることを特徴とする、ホログラム記録装置。 A coherent light source, beam expanding means for expanding a light beam emitted from the light source, and spatial light modulating means for modulating the light beam that has passed through the beam expanding means into light representing two-dimensional information, the spatial light A hologram recording apparatus for recording an interference pattern on a hologram recording layer by causing the reference light to interfere with the recording light that has passed through the modulating means,
A hologram recording apparatus, comprising: a light intensity distribution converting means for making the light intensity distribution of the light beam incident on the spatial light modulating means uniform. 上記ビーム拡大手段は、入射側レンズと出射側レンズとを組み合わせたレンズ系からなり、
上記入射側レンズは、上記光源から出射して平行ビームに変換された光ビームを拡大するとともに、上記出射側レンズは、上記入射側レンズを経た光ビームを平行化するように構成されており、かつ、
上記入射側レンズおよび出射側レンズの少なくとも一方は、非球面レンズとすることにより上記光強度分布変換手段として設けられている、請求項１に記載のホログラム記録装置。 The beam expanding means is composed of a lens system in which an entrance side lens and an exit side lens are combined,
The incident side lens expands the light beam emitted from the light source and converted into a parallel beam, and the emission side lens is configured to collimate the light beam that has passed through the incident side lens, And,
2. The hologram recording apparatus according to claim 1, wherein at least one of the incident side lens and the emission side lens is provided as the light intensity distribution conversion unit by using an aspheric lens. 3. 上記光源から出射した光ビームを平行ビームに変換するとともに、この平行ビームを上記ビーム拡大手段に入射するビーム平行化手段と、上記ビーム拡大手段を経た光ビームを上記記録光と参照光とに分離し、一方の記録光を上記空間光変調手段に入射するビーム分離手段とを備え、
上記光強度分布変換手段は、上記ビーム拡大手段と上記ビーム分離手段との間、または上記ビーム平行化手段と上記ビーム拡大手段との間に配置されている、請求項１に記載のホログラム記録装置。 The light beam emitted from the light source is converted into a parallel beam, the beam collimating unit that enters the beam into the beam expanding unit, and the light beam that has passed through the beam expanding unit is separated into the recording light and the reference light. And one beam of recording light incident on the spatial light modulator,
2. The hologram recording apparatus according to claim 1, wherein the light intensity distribution converting unit is disposed between the beam expanding unit and the beam separating unit or between the beam collimating unit and the beam expanding unit. . 上記光強度分布変換手段は、２個のシリンドリカルレンズを互いに直交するように組み合わせたレンズ系、または単一の非球面レンズにより構成されている、請求項３に記載のホログラム記録装置。   The hologram recording apparatus according to claim 3, wherein the light intensity distribution conversion unit is configured by a lens system in which two cylindrical lenses are combined so as to be orthogonal to each other, or a single aspherical lens. 上記光強度分布変換手段は、回折光学素子により構成されている、請求項３に記載のホログラム記録装置。   The hologram recording apparatus according to claim 3, wherein the light intensity distribution conversion unit includes a diffractive optical element.
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