JP2006227507A - ホログラム作成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を実現することが可能なホログラム作成装置を提供する。
【解決手段】ホログラムを作成するためのホログラム作成装置であって、ホログラム作成用の記録媒体に照射するための光を出射する光源２１Ｂ、２１Ｒ、２１Ｇを備え、各光源を半導体レーザを用いた光源とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホログラムを作成するためのホログラム作成装置に関する。

従来、ホログラムを作成する装置として、例えば特許文献１記載のものが提案されている。この装置は、赤，緑，青の３色のコヒーレントなレーザ光を出射する光源と、光源からのレーザ光を記録材料に照射するためのヘッドとを有する構成である。

特開平１１−２４９５３６号公報

上記のようなホログラム作成装置の小型化を実現するにあたり、光源の小型化が考えられるが、特許文献１には光源の小型化を実現するための手段は記載されていない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、小型化を実現することが可能なホログラム作成装置を提供することを目的とする。

本発明のホログラム作成装置は、ホログラムを作成するためのホログラム作成装置であって、ホログラム作成用の記録媒体に照射するための、それぞれ異なる色の光を出射する複数の光源を備え、前記複数の光源の各々に半導体レーザを用いた。

この構成により、小型化を実現することができる。

本発明のホログラム作成装置は、前記複数の光源から出射された光を伝送する光ファイバと、前記光ファイバによって伝送されてきた光を前記記録媒体に照射するためのヘッドとを備える。

この構成により、光源とヘッドとの位置に制約がなくなり、設計自由度が向上する。

本発明のホログラム作成装置は、前記複数の光源と、前記光ファイバと、前記ヘッドとの組み合わせを複数備える。

この構成により、ホログラム作成を高速に行うことが可能になる。

本発明のホログラム作成装置は、前記複数の光源が、赤色の光を出射する赤色光源と、緑色の光を出射する緑色光源と、青色の光を出射する青色光源とを含み、前記赤色光源、前記緑色光源、および前記青色光源に用いた半導体レーザが同一支持基板上に実装される。

この構成により、より小型化が可能になる。

本発明のホログラム作成装置は、前記赤色光源、前記緑色光源、および前記青色光源が同一パッケージ内に密封される。

この構成により、より小型化が可能になる。

本発明のホログラム作成装置は、前記赤色光源が、外部共振器型のＤＦＢ半導体レーザまたはＤＢＲ半導体レーザであり、前記緑色光源が、前記半導体レーザと波長変換素子を組み合わせた固体レーザであり、前記青色光源が、外部共振器型の半導体レーザである。

本発明によれば、小型化を実現することが可能なホログラム作成装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態を説明するためのホログラム作成装置の概略構成を示す斜視図である。図２は、図１に示したホログラム作成装置の一部切欠正面図である。図３は、図１に示したホログラム作成装置の側面図である。

これらの図に示したように、本実施形態のホログラム作成装置は、ホログラフィを利用して情報が記録されるシート状の記録媒体１（ホログラム作成用の記録媒体）を、図示しない供給部から図示しない排出部まで搬送するための３対の円柱形状の搬送ローラ２ａ，２ｂ；３ａ，３ｂ；４ａ，４ｂと、搬送ローラ２ａ，２ｂと搬送ローラ３ａ，３ｂとの間において、記録媒体１の下側となる位置に、搬送ローラ２ａ，２ｂ；３ａ，３ｂの軸方向に平行に配置された板状のガイド部５と、記録媒体１を介してガイド部５に対向するように配置され、記録媒体１の一部に対して、記録媒体１に記録する干渉パターンの一部を形成する２つの記録用光束を照射して、干渉パターンの一部を記録するためのヘッド１０とを備えている。

ホログラム作成装置は、更に、搬送ローラ３ａ，３ｂと搬送ローラ４ａ，４ｂとの間において、記録媒体１の上側となる位置に配置された円柱形状の紫外線ランプ６と、この紫外線ランプ６の下側に配置され、この紫外線ランプ６とによって記録媒体１を保持するための円柱形状のピンチローラ７と、これら紫外線ランプ６およびピンチローラ７と搬送ローラ４ａ，４ｂとの間において、記録媒体１の上側となる位置に配置された円柱形状のヒートローラ８と、このヒートローラ８とによって記録媒体１を保持するための円柱形状のピンチローラ９とを備えている。紫外線ランプ６は、記録媒体１に対して紫外線を照射するものであり、ヒートローラ８は、記録媒体１に対して熱を加えるものであり、これらは、本発明における定着手段に対応する。

ホログラム作成装置は、更に、ヘッド１０の上方において、搬送ローラ２ａ，２ｂ；３ａ，３ｂの軸方向に平行に配置された２本のガイドシャフト１１ａ，１１ｂと、このガイドシャフト１１ａ，１１ｂによってガイドされて、ガイドシャフト１１ａ，１１ｂに沿って移動可能な可動部１２とを備えている。ヘッド１０は、可動部１２の下端面に接合され、可動部１２と共に移動するようになっている。

ホログラム作成装置は、更に、可動部１２を、ガイドシャフト１１ａ，１１ｂに沿って移動させるためのボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭと記す。）１３を備えている。このＶＣＭ１３は、ガイドシャフト１１ａ，１１ｂの上方において、ガイドシャフト１１ａ，１１ｂに対して平行に配置されたＶＣＭヨーク１４と、このＶＣＭヨーク１４の上方においてＶＣＭヨーク１４に対して平行に所定の間隔を開けて配置され、且つ端部においてＶＣＭヨーク１４と連結されたＶＣＭヨーク１５と、このＶＣＭヨーク１５の下面に固定された板状のＶＣＭ用マグネット１６と、ＶＣＭヨーク１４の周囲においてＶＣＭヨーク１４の外周面に対して所定の間隔を開けて配置されたボイスコイル１７とを有している。ボイスコイル１７は、可動部１２の上端面に接合されている。なお、図１では、ＶＣＭヨーク１５およびＶＣＭ用マグネット１６を省略している。このような構成のＶＣＭ１３によって、ヘッド１０が、ガイドシャフト１１ａ，１１ｂと平行に移動されるようになっている。

ホログラム作成装置は、更に、赤色（以下、Ｒと記す。）のコヒーレントなレーザ光を出射するＲ光源２１Ｒと、緑色（以下、Ｇと記す。）のコヒーレントなレーザ光を出射するＧ光源２１Ｇと、青色（以下、Ｂと記す。）のコヒーレントなレーザ光を出射するＢ光源２１Ｂと、各光源２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂから出射されたレーザ光を、それぞれ平行光束にするコリメータレンズ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと、コリメータレンズ２２Ｒを通過した光が入射するダイクロイックプリズム２３Ｒと、コリメータレンズ２２Ｇを通過した光が入射するダイクロイックプリズム２３Ｇと、コリメータレンズ２２Ｂを通過した光が入射するダイクロイックプリズム２３Ｂとを備えている。

ダイクロイックプリズム２３Ｇは、コリメータレンズ２２Ｇを通過したＧの光を反射するようになっている。ダイクロイックプリズム２３Ｇで反射されたＧの光は、ダイクロイックプリズム２３Ｒに対して側方から入射するようになっている。ダイクロイックプリズム２３Ｒは、コリメータレンズ２２Ｒを通過したＲの光を反射すると共に、ダイクロイックプリズム２３Ｇ側からのＧの光を透過させるようになっている。ダイクロイックプリズム２３Ｒで反射されたＲの光とダイクロイックプリズム２３Ｒを透過したＧの光は、いずれも、ダイクロイックプリズム２３Ｂに対して側方から入射するようになっている。ダイクロイックプリズム２３Ｂは、コリメータレンズ２２Ｂを通過したＢの光を反射すると共に、ダイクロイックプリズム２３Ｒ側からのＧの光およびＲの光を透過させるようになっている。ダイクロイックプリズム２３Ｂで反射されたＢの光とダイクロイックプリズム２３Ｂを透過したＧの光およびＲの光は、いずれも、ダイクロイックプリズム２３Ｂから同一方向に出射するようになっている。ホログラム作成装置は、更に、ダイクロイックプリズム２３ＢからのＲ，Ｇ，Ｂの各光を空間的に変調するための空間光変調器２４と、この空間光変調器２４を通過した光を反射して、ヘッド１０に入射させる反射プリズム２５とを備えている。

空間光変調器２４は、格子状に配列された多数の画素を有し、各画素毎に出射光の偏光方向を選択することによって、偏光方向の違いによって光を空間的に変調することができるようになっている。空間光変調器２４は、具体的には、例えば、液晶の旋光性を利用した液晶表示素子において偏光板を除いたものと同等の構成である。ここでは、空間光変調器２４は、各画素毎に、オフにすると偏光方向を＋９０°回転させ、オンにすると偏光方向を回転させないようになっている。空間光変調器２４における液晶としては、例えば、応答速度の速い（μ秒のオーダ）強誘電液晶を用いることができる。これにより、高速な記録が可能となる。

以下の説明では、光源２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂと、コリメータレンズ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと、ダイクロイックプリズム２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂと、空間光変調器２４と、反射プリズム２５とを含めたものを光源ユニット１００とする。尚、光源ユニット１００にはそれぞれ異なる色の光を出射する３つの光源が含まれているが、光源ユニット１００には、それぞれ異なる色の光を出射する複数の光源が含まれていれば良い。

次に、図４を参照して、ヘッド１０の構成について説明する。ヘッド１０は、記録媒体１に対向するように配置された対物レンズ３２と、この対物レンズ３２を記録媒体１の厚み方向および搬送方向に移動可能なアクチュエータ３３と、対物レンズ３２における記録媒体１とは反対側に、対物レンズ３２側から順に配設された２分割旋光板３４、Ｓ偏光ホログラム３５、ビームスプリッタ３７、凸レンズ３８、シリンドリカルレンズ３９および４分割フォトディテクタ４０を備えている。

ビームスプリッタ３７は、対物レンズ３２の光軸方向に対して４５°傾けられて配置され、入射する光の光量の一部を反射し、光量の一部を透過させる半反射面３７ａを有している。図１における反射プリズム２５側からの光は、ビームスプリッタ３７に対して側方より入射し、光量の一部が半反射面３７ａで反射されて、Ｓ偏光ホログラム３５に入射するようになっている。

Ｓ偏光ホログラム３５は、Ｓ偏光に対してのみ、光を収束させるレンズ機能を有している。そして、ビームスプリッタ３７側より平行光束のＰ偏光の光がＳ偏光ホログラム３５に入射した場合には、この光は平行光束のままＳ偏光ホログラム３５を通過し、対物レンズ３２によって集光されて記録媒体１に照射され、収束しながら記録媒体１を通過して、記録媒体１の奥側で最も小径となるように収束するようになっている。一方、ビームスプリッタ３７側より平行光束のＳ偏光の光がＳ偏光ホログラム３５に入射した場合には、この光はＳ偏光ホログラム３５によって若干収束された後、対物レンズ３２によって集光されて記録媒体１に照射され、記録媒体１の手前側で一旦最も小径となるように収束した後、発散しながら記録媒体１を通過するようになっている。

なお、Ｓ偏光とは偏光方向が入射面（図４の紙面）に垂直な直線偏光であり、Ｐ偏光とは偏光方向が入射面に平行な直線偏光である。

２分割旋光板３４は、図４において光軸の左側部分に配置された旋光板３４Ｌと、図４において光軸の右側部分に配置された旋光板３４Ｒとを有している。旋光板３４Ｌは偏光方向を−４５°回転させ、旋光板３４Ｒは偏光方向を＋４５°回転させるようになっている。

ガイド部５の下端部には、ヘッド１０の移動方向に沿って配列されたエンボスピット５ａによって、トラッキングサーボを行うための情報とアドレス情報とが記録されている。対物レンズ３２より、記録媒体１の奥側で最も小径となるように収束するように照射された光は、ガイド部５の下端部で反射され、エンボスピット５ａによって変調された戻り光となって、対物レンズ３２に入射するようになっている。

図５は、本実施形態のホログラム作成装置の回路構成を示すブロック図である。この図に示したように、ホログラム作成装置は、ヘッド１０の出力信号よりフォーカスエラー信号ＦＥ、トラッキングエラー信号ＴＥおよび再生信号ＲＦを検出するための検出回路６１と、この検出回路６１によって検出されるフォーカスエラー信号ＦＥに基づいて、ヘッド１１内のアクチュエータ３３を駆動して対物レンズ３２を記録媒体１の厚み方向に移動させてフォーカスサーボを行うフォーカスサーボ回路６２と、検出回路６１によって検出されるトラッキングエラー信号ＴＥに基づいてヘッド１１内のアクチュエータ３３を駆動して対物レンズ３２を記録媒体１の搬送方向に移動させてトラッキングサーボを行うトラッキングサーボ回路６３とを備えている。

ホログラム作成装置は、検出回路６１からの再生信号ＲＦより基本クロックを再生したりアドレスを判別したりする信号処理回路６４と、ホログラム作成装置の全体を制御するコントローラ６５とを備えている。コントローラ６５は、信号処理回路６４より出力される基本クロックやアドレス情報を入力すると共に、ＶＣＭ１３、Ｒ光源２１Ｒ、Ｇ光源２１Ｇ、Ｂ光源２１Ｂ、空間光変調器２４、搬送装置２０、紫外線ランプ６およびヒートローラ８を制御するようになっている。なお、搬送装置２０は、記録媒体１を、図示しない供給部から図示しない排出部まで搬送するため装置であり、搬送ローラ２ａ，２ｂ；３ａ，３ｂ；４ａ，４ｂを含む。

また、コントローラ６５は、外部より３次元画像情報６７を入力し、この３次元画像情報６７に基づいて、記録時の情報光の変調パターンを計算する機能を有している。

ホログラム作成装置は、更に、コントローラ６５に対して種々の指示を与える操作部６６を備えている。コントローラ６５は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）およびＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）を有し、ＣＰＵが、ＲＡＭを作業領域として、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することによって、コントローラ６５の機能を実現するようになっている。

次に、本実施形態のホログラム作成装置の動作について説明する。
ホログラム作成装置では、まず、コントローラ６５が、記録媒体１に対して再生用参照光が照射されたときに所望の３次元画像に対応した再生光を発生させるための３次元干渉パターンを計算する。次に、コントローラ６５は、３次元干渉パターンを部分干渉パターンに分割する。本実施形態において、部分干渉パターンとは、３次元干渉パターンの一部であって、記録媒体１内においてヘッド１０より照射される２つの記録用光束が重なり合う領域における３次元の干渉パターンを言う。なお、以下、２つの記録用光束の一方を記録時参照光と言い、他方を記録時情報光と言う。

次に、コントローラ６５は、各部分干渉パターンについて、記録時参照光および記録時情報光を計算する。

次に、コントローラ６５は、記録時参照光および記録時情報光の計算結果に従って、所望の記録時参照光および記録時情報光が得られるような変調パターンを算出し、この変調パターンで、空間光変調器２４を制御し、記録媒体１に対して、記録時参照光および記録時情報光を照射して、各部分干渉パターンを実際に記録媒体１に記録して、各部分干渉パターンに対応する部分的なホログラムを順次形成して、全体的なホログラムを作成する。

本実施形態では、Ｒ光源２１Ｒ，Ｇ光源２１Ｇ，Ｂ光源２１Ｂの各々に半導体レーザを用いている。半導体レーザを用いることで光源の小型化を図ることができる。各光源は、ＤＦＢ半導体レーザ、ＤＢＲ半導体レーザ、分布反射型の半導体レーザ、分布帰還型の半導体レーザ、および外部共振器型の半導体レーザや、これらの半導体レーザと波長変換素子を組み合わせた固体レーザ等を採用することができる。

図６は、外部共振器型の半導体レーザの概略構成の一例を示す図である。
図６の５１は半導体レーザ、５２Ａ・５２Ｂは半導体レーザ５１の端面、５２Ｃは無反射コート、５３Ａ・５３Ｂはコリメートレンズ、５４はアイソレータ、５６Ａは集光レンズ、５７は光ファイバ、５８は受光器、５９は回折格子、６０はＡＰＣ回路、Ｓは回転ステージである。

図６で、半導体レーザ５１の無反射コート５２Ｃが施されている端面５２Ａから出射された光は、コリメートレンズ５３Ａにより平行光となり回折格子５９に入射する。半導体レーザ５１は、たとえば６５０ｎｍファブリペロー型半導体レーザを使用することができ、端面５２Ａに施される無反射コート５２Ｃには、ＳｉＮｘを使用することができる。

回折格子５９に入射した平行光は、回折格子５９の回折現象により所望の波長光のみをコリメートレンズ５３Ａを通し半導体レーザ５１に再入射し、光ファイバ５７に入射して外部共振器型の半導体レーザの出力光となる。回折格子５９の回折効率は通常数十％であり、回折現象によりコリメートレンズ５３Ａ側に出射される以外の光は回折格子による散乱、吸収と回折格子表面での反射がある。

回折格子５９の表面で反射した光は、回折格子５９を反射鏡としたときと同様の特性を示す。そのため、回折格子５９で反射した光を受光器５８に入射し、受光器５８の出力をＡＰＣ回路６０に入力し、半導体レーザ５１の駆動電流をＡＰＣ回路６０で調整することにより、外部共振器型の半導体レーザの光出力を一定に保つことができる。

図７は、分布帰還型の半導体レーザの概略構成の一例を示す図である。
図７中、７０はｎ−GaAs基板、７１はｎ−In0.5（Ga0.3Al0.7）0.5Ｐクラッド層、７２はノンドープInGaP活性層、７３はｐ−In0.5（Ga0.7Al0.3）0.5Ｐ光導波路層、７４は回折格子、７５はｐ−In0.5（Ga0.3Al0.7）0.5クラッド層、７６はｎ−GaAs電流阻止層、７７はｐ−GaAsコンタクト層、７８はｎ電極、７９はｐ電極をそれぞれ示している。このレーザでは、ストライプ外でｎ−GaAs電流阻止層７６が活性層７２に近接して置かれており、このｎ−GaAs層は光吸収層として働くため、リッジ部とリッジ部外で複素屈折率の差が生じ、これにより水平方向の光閉じ込めが実現される。また、ｎ−GaAs層は電流も阻止するので、低しきい値の特性が得られる。

図８（ａ）〜（ｈ）は、図７に示す分布帰還型の半導体レーザの製造工程を示す断面図である。
まず、原料としてメタル系III族有機金属（トリメチルインジウム、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム）と、Ｖ族水素化物（アルシン、ホスフィン）とを使用した大気圧未満の圧力下でのMOVD法により、（ａ）に示す如く面方位（100）のｎ−GaAs基板７０（Siドープ、３×1018cm-³）上に厚さ0.8μｍのｎ−In0.5（Ga0.3Al0.7）0.5Ｐ層クラッド層７１（Siドープ、４×1017cm-³）、厚さ0.06μｍのIn0.5Ga0.5Ｐ型活性層７２、厚さ0.15μｍのｐ−In0.5（Ga0.7Al0.3）0.5Ｐ光導波路層７３（Znドープ、４×1017cm-³）を連続成長させた。続いて、二光束干渉露光装置を用いて（ｂ）に示す如くホトレジスト上に1920Åの周期を有する回折格子７４を形成した。次いで、（ｃ）に示す如くホトレジストをマスクとして、化学エッチングにより光導波路層上に回折格子７４を転写する。次いで、上記MOCVD法により、（ｄ）に示す如く厚さ0.8μｍのｐ−In0.5（Ga0.3Al0.7）0.5Ｐクラッド層７５（Znドープ、４×1017cm-³）を成長した。次いで、（ｅ）に示す如く、幅５μｍのストライプ状にSiO2膜８１を形成した。次いで、（ｆ）に示す如くSiO2膜８１をマスクとして用い、化学エッチングによりｐ−クラッド層７５を回折格子が露出するまでエッチングし、幅３μｍのストライプ状のリッジを形成した。次いで、トリメチルガリウムとアルシンを原料とした減圧MOCVD法により、（ｇ）に示す如くｎ−GaAs電流阻止層７６（Siドープ、５×1018cm-³）を厚さ0.5μｍ成長した。次いで、SiO₂膜８１を除去した後、（ｈ）に示す如くMOCVD法により全面にｐ−GaAsコンタクト層７７（Znドープ、５×1018cm-³）を厚さ３μｍ成長した。その後、通常の電極工程により、コンタクト層７７上にｐ型電極を基板７０の下面にｎ電極を被着することによって、図７に示す構造のレーザ用ウェハが作成される。

図９は、固体レーザの概略構成の一例を示す図である。
図９に示す固体レーザは、Ｓｉサブマウント９１上に搭載された二電極半導体レーザ９２と、光導波路型のＳＨＧ（Second harmonic generation）デバイス（波長変換素子）９３から構成された、短波長光源である。二電極半導体レーザ９２は、活性領域９４と位相調整領域９５を有する。ＳＨＧデバイス９３は、光導波路９６を有するとともに、二電極半導体レーザ９２に面した側にＤＢＲ領域９７が設けられている。

二電極半導体レーザ９２は、Ｓｉサブマウント９１上にＦａｃｅ−ｄｏｗｎで固定されている。ＳＨＧデバイス９３は、光導波路９６面をＳｉサブマウント９１に対向させて紫外線硬化剤で固定されている。二電極半導体レーザ９２の活性層９８とＳＨＧデバイス９３の光導波路９６の光軸が一致するように、二電極半導体レーザ９２の出射端面とＳＨＧデバイス９３の入射端面は対向し、両端面の距離は、実質的に互いに当接する、例えば１μｍ程度に設定されている。また、ＤＢＲ領域９７の入射端は、ＳＨＧデバイス９３の入射端面と一致している。従って、ＤＢＲ領域９７の入射端が半導体レーザ９２の出射端面と実質的に隣接している。

次に、二電極半導体レーザ９２について、図１０（ａ）を参照して具体的に説明する。この二電極半導体レーザ９２は、ｎ−ＧａＡｓ基板９９上に形成された、活性層９８を含むＡｌＧａＡｓ系のダブルへテロ構造が、共振器方向に活性領域９４と位相調整領域９５に分割された構造を有する。基板９１の下面にｎ側電極９０ａが形成され、ダブルへテロ構造の上部には、活性領域９４と位相調整領域９５とに分割されたｐ側電極９０ｂが形成されている。位相調整領域９５の活性層９８は無秩序化されている。したがって、電極９０ａ、９０ｂから電流Ｉp、Ｉphを注入することにより、活性領域９４の活性層９８は発光するが、位相調整領域９５の活性層９８は発光せず、屈折率のみが変化する。図１０（ａ）は、活性領域９４側の端面からレーザ光を取り出す構造であるが、図１０（ｂ）に示すように、位相調整領域９５側の端面からレーザ光を取り出す構造としてもよい。

次に、光導波路型ＳＨＧデバイス９３について、図１１を参照して説明する。１１１は基板であり、例えば、Ｍｇが５ｍｏｌ％ドープされた１．５度オフカットＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3を用いることができる。基板１１１の上面に、周期的分極反転領域１１２と、それに直行する光導波路９６が形成されている。周期的分極反転領域１１２は、光導波路９６の形成された全域に形成されている。光導波路９６の一端部のＤＢＲ領域９７には、レジストパターンにより形成されたＤＢＲグレーティング１１３が設けられている。ＤＢＲグレーティング１１３を覆って、屈折率の大きなＴａ₂Ｏ₅膜１１４が光導波路９６上に形成され、さらにその上に、薄膜ヒーター１１５が形成されている。

周期的分極反転領域１１２は、周知のどのような方法を用いて形成してもよい。例えば基板１１１の＋ｘ面に櫛形電極と平行電極を形成し、櫛形電極（周期：２．８μｍ）をＧＮＤとし、平行電極にマイナス電界（５ｋＶ、２５ｍｓｅｃ）を印加する方法により形成することができる。光導波路９６の形成方法としては、プロトン交換、イオン拡散、およびリッジ加工による方法がある。プロトン交換を用いる場合は、ピロリン酸中でのプロトン交換により、ＬｉとＨを交換し、屈折率を上昇させることで光導波路９６を形成する。周期的分極反転領域１１２に基づく擬似位相整合条件が満足され、基本波の波長が位相整合波長に一致すると、高効率の波長変換が実現される。

ＳＨＧデバイス９３の端面は、二電極半導体レーザ９２の光の波長に対して無反射コートが施されている方が望ましい。何故なら、ＬｉＮｂＯ₃基板は屈折率が２．１６であるため、その反射率は１４％程度となるからである。したがって、反射を低減させないと、ＤＢＲグレーティング１１３からの反射と重なってしまい、その波長選択性を劣化させるからである。以上の構成により、分布反転の周期を変えることで、基本波の２倍波である４５０ｎｍから６００ｎｍ程度の発振が可能となる。

図１２は、固体レーザの概略構成の別の例を示す図である。
図１２に示す固体レーザ光源は、ペルチェ素子１２８上に、半導体レーザ１２１と、集光レンズ１２２と、フラットミラー１２３と、レーザ結晶１２４と、波長変換素子１２５と、エタロン１２６と、凹面ミラー１２７とをこの順に並べて設けた構成である。この固体レーザは、例えば、半導体レーザ１２１からのレーザ光でレーザ結晶１２４であるＮｄ：ＹＡＧを励起して波長９４６ｎｍの基本波をレーザ発振させ、波長変換素子１２５であるＰＰＭＧＬＭ（Preodically Poled MgO-LiNbO₃）によってこの波長を変換することで、波長４７３ｎｍの青色レーザ光を出射させることができる。また、半導体レーザ１２１からのレーザ光でレーザ結晶１２４であるＮｄ：ＹＶＯ４を励起して波長１０６４ｎｍの基本波をレーザ発振させ、波長変換素子１２５であるＰＰＭＧＬＭ（Preodically Poled MgO-LiNbO₃）によってこの波長を変換することで、波長５３２ｎｍの緑色レーザ光を出射させることができる。

この固体レーザでは、レーザ結晶１２４の前面のフラットミラー１２３と凹面ミラー１２７とにより、基本波に対するファブリペロレーザ共振器が形成されるため、共振器長を１０ｍｍとし、共振器内にエタロン１２６を挿入することで、完全な縦単一モード動作を容易にし、安定かつ低ノイズ特性を実現することができる。また、波長変換素子１２５としてＰＰＭＧＬＭを用いたことで、半導体レーザ１２１と波長変換素子１２５の同時温調が可能となる。また、同一ペルチェ素子上に半導体レーザ１２１と波長変換素子１２５を含む固体レーザ共振器を配置した構造にすることで、光源装置のより一層の小型化を実現することができる。

各光源には、例えば以下のようなものを用いることができる。
Ｒ光源２１Ｒ：ＤＦＢ半導体レーザ、ＤＢＲ半導体レーザ、ＧａＡｓ基板上に形成されたＩｎＧａＰまたはＩｎＧａＡＩＰ量子井戸を活性層とする外部共振器型、分布帰還型、または分布反射型の半導体レーザ（出射される光の波長＝６００〜６８０ｎｍ）。
Ｇ光源２１Ｇ：ＺｎＳｅ基上に形成したＺｎＣｄＳｅを活性層とする外部共振器型、分布帰還型、または分布反射型半導体レーザ、ＩｎＧａＡｓを活性層とする分布反射型の半導体レーザ、半導体レーザと波長変換素子（図９で説明した導波路型ＳＨＧまたは図１２で説明したＰＰＭＧＬＭ）を組み合わせた固体レーザ。
Ｂ光源２１Ｂ：ＧａＮ基板上に形成したＩｎＧａＮを活性層とする外部共振器型、分布帰還型、または分布反射型の半導体レーザ、半導体レーザと波長変換素子（図９で説明した導波路型ＳＨＧまたは図１２で説明したＰＰＭＧＬＭ）を組み合わせた固体レーザ。

Ｒ光源２１Ｒ、Ｇ光源２１Ｇ、及びＢ光源２１Ｂのそれぞれに用いる半導体レーザは、温調制御されていることが好ましい。

特に好適な組み合わせは以下のとおりである。
Ｒ光源２１Ｒ：外部共振器型のＤＦＢ半導体レーザまたはＤＢＲ半導体レーザ。
Ｇ光源２１Ｇ：外部共振型の半導体レーザと導波路型波長変換素子を組み合わせた固体レーザ。
Ｂ光源２１Ｂ：外部共振器型の半導体レーザ。

また、各光源に含まれる半導体レーザや固体レーザを、全て同一支持基板上に実装した上で、Ｒ光源２１Ｒ、Ｇ光源２１Ｇ、及びＢ光源２１Ｂを光取り出し部に透明なガラス窓を有する同一パッケージ内に密封することで、光源ユニットの小型化を実現することができる。

光源ユニット１００の具体的構成例を図１３を参照して説明する。
図１３は、光源ユニットの具体的構成例を示す図である。図１３において図１と同様の構成には同一符号を付してある。
図１３に示すように、Ｒ光源２１Ｒは、ＤＦＢまたはＤＢＲ半導体レーザ２０２と、その後方に設けられた光検出器２０３とを備え、光検出器２０３で検出したレーザ光に基づいてＤＦＢまたはＤＢＲ半導体レーザ２０２の光出力制御が行われる。Ｂ光源２１Ｂは、外部共振器型の半導体レーザ２０１と、その後方に設けられた集光レンズ２０９、回折格子２１０、および光検出器２１１とを備え、光検出器２１１で検出したレーザ光に基づいて半導体レーザ２０１の光出力制御が行われる。Ｇ光源２１Ｇは、導波路型ＳＨＧ素子２０４と外部共振器型の半導体レーザ２０５を組み合わせた固体レーザと、その後方に設けられた集光レンズ２０６、回折格子２０７、および光検出器２０８とを備え、光検出器２０８で検出したレーザ光に基づいて半導体レーザ２０５の光出力制御が行われる。

Ｒ光源２１Ｒから出射されコリメータレンズ２２Ｒで平行光化された光はアイソレータ１４１を通過した後、ダイクロイックプリズム２３Ｒに入射する。Ｂ光源２１Ｂから出射されコリメータレンズ２２Ｂで平行光化された光はアイソレータ１４０を通過した後、ダイクロイックプリズム２３Ｂに入射する。Ｇ光源２１Ｇから出射されコリメータレンズ２２Ｇで平行光化された光はアイソレータ１４２を通過した後、ダイクロイックプリズム２３Ｇに入射する。

（第二実施形態）
図１４は、本発明の第二実施形態を説明するためのホログラム作成装置の概略構成を示す斜視図である。図１５は、図１４に示すホログラム作成装置のヘッドとその周辺の概略構成を示す図である。図１４，図１５において、図１，図４と同様の構成には同一符号を付してある。
図１４に示すホログラム作成装置は、第一実施形態のホログラム作成装置に、反射プリズム２５からの光を集光する集光レンズ１３０と、集光レンズ１３０によって集光された光が入射する光ファイバ１３１と、光ファイバ１３１から出射された光の偏波面を一定に保つための偏向板１３２と、偏波面が一定となった光を平行光化するコリメータレンズ１３３とを追加した構成である。偏向板１３２およびコリメータレンズ１３３は、例えばヘッド１０内に配置される。集光レンズ１３０は、例えば光源ユニット１００内に配置される。尚、光ファイバ１３１として偏波保持光ファイバを用いた場合、偏向板１３２は不要である。

本実施形態のホログラム作成装置は、光源ユニット１００から出射された光（各光源から出射された光と同義）を光ファイバ１３１により伝送してヘッド１０に入射させる構成である。このため、光源ユニット１００とヘッド１０との位置関係を自由に設定することができ、設計自由度が向上する。また、図１６に示すように、光源ユニット１００と、光ファイバ１３１と、ヘッド１０をそれぞれ複数備え、１つの光源ユニット１００から出射された光は、その光源ユニット１００に対応する光ファイバ１３１によって伝送され、その光源ユニット１００に対応するヘッド１０に入射させるような構成にすることが可能である。図１６のような構成（光源ユニット１００と、光ファイバ１３１と、ヘッド１０との組み合わせを複数設けた構成）にし、複数のヘッド１０をまとめて搬送方向と直交方向に走査することで、ホログラム作成を高速に行うことが可能となる。尚、図１６では、コリメータレンズ１３０の図示を省略している。

尚、以上で説明した光源ユニット１００に含まれる各光源は、第一および第二実施形態で説明したホログラム作成装置に限らず、公知の様々なホログラム作成装置の光源に適用することが可能である。また、第一実施形態で説明したホログラム作成装置の具体的構成や具体的動作については、特許文献１に詳述されているので、これを参照されたい。

また、図１４において、光源ユニット１００内に空間光変調器２４と反射プリズム２５を設けず、ダイクロイックプリズム２３Ｂの前面に集光レンズ１３０を設け、この集光レンズ１３０で集光した光を光ファイバ１３１に入射させて伝送する構成とし、ヘッド１０内のコリメータレンズ１３３とビームスプリッタ３７の間に、空間光変調器２４を設けた構成としても良い。

本発明の実施形態を説明するためのホログラム作成装置の概略構成を示す斜視図 図１に示したホログラム作成装置の一部切欠正面図 図１に示したホログラム作成装置の側面図 図１におけるヘッドの概略構成を示す図 ホログラム作成装置の回路構成を示すブロック図 外部共振器型の半導体レーザの概略構成の一例を示す図 分布帰還型の半導体レーザの概略構成の一例を示す図 図７に示す分布帰還型の半導体レーザの製造工程を示す断面図 固体レーザの概略構成の一例を示す図 二電極半導体レーザの具体的構成を示す図 光導波路型ＳＨＧデバイスの具体的構成を示す図 固体レーザの概略構成の別の例を示す図 光源ユニットの具体的構成例を示す図 本発明の第二実施形態を説明するためのホログラム作成装置の概略構成を示す斜視図 図１４に示すホログラム作成装置のヘッドとその周辺の概略構成を示す図 本発明の第二実施形態を説明するためのホログラム作成装置の変形例を示す図

符号の説明

１ 記録媒体
１３ ヘッド
１００ 光源ユニット
２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ 光源
２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ コリメータレンズ
２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ ダイクロイックミラー
２４ 空間光変調器
２５ 反射プリズム

Claims (6)

1. ホログラムを作成するためのホログラム作成装置であって、
   ホログラム作成用の記録媒体に照射するための、それぞれ異なる色の光を出射する複数の光源を備え、
   前記複数の光源の各々に半導体レーザを用いたホログラム作成装置。
2. 請求項１記載のホログラム作成装置であって、
   前記複数の光源から出射された光を伝送する光ファイバと、
   前記光ファイバによって伝送されてきた光を前記記録媒体に照射するためのヘッドとを備えるホログラム作成装置。
3. 請求項２記載のホログラム作成装置であって、
   前記複数の光源と、前記光ファイバと、前記ヘッドとの組み合わせを複数備えるホログラム作成装置。
4. 請求項１〜３のいずれか記載のホログラム作成装置であって、
   前記複数の光源は、赤色の光を出射する赤色光源と、緑色の光を出射する緑色光源と、青色の光を出射する青色光源とを含み、
   前記赤色光源、前記緑色光源、および前記青色光源に用いた半導体レーザが同一支持基板上に実装されるホログラム作成装置。
5. 請求項４記載のホログラム作成装置であって、
   前記赤色光源、前記緑色光源、および前記青色光源が同一パッケージ内に密封されているホログラム作成装置。
6. 請求項４又は５記載のホログラム作成装置であって、
   前記赤色光源が、外部共振器型のＤＦＢ半導体レーザまたはＤＢＲ半導体レーザであり、
   前記緑色光源が、前記半導体レーザと波長変換素子を組み合わせた固体レーザであり、
   前記青色光源が、外部共振器型の半導体レーザであるホログラム作成装置。

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