JP2006251110A - ホログラム再生装置及びホログラム記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 特に、記録時と再生時で参照光の入射角の角度ずれが生じても、記録媒体に記録されたデータ情報を適切に読み取ることが出来るホログラム再生装置及びホログラム記録再生装置を提供することを目的としている。
【解決手段】 再生時の参照光４０の縦径Ｄ１を記録時の参照光２８の縦径Ｄ２よりも小さくすることで、再生時と記録時の参照光の入射角に角度ずれが生じても、隣り合う前記データ情報どうしが重なって再生されるのを適切に抑制でき、前記データ情報３０を適切に再生することが出来る。また前記参照光４０の横径Ｄ３を前記縦径Ｄ１よりも大きくすることで、参照光４０を、データ情報群３１（記録エリア３２）の幅方向（Ｘ方向）の端から端までのデータ情報３０に適切に照射でき、各データ情報３０を適切に再生することが出来る。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、参照光とデータ光と入射させることにより記録媒体にデータ情報を記録可能なホログラム再生装置及びホログラム記録再生装置に関する。

ホログラム記録方法は、図１６に示すように、参照光１と、二次元のデジタル映像データ（データ情報）を含むデータ光２とを記録媒体３に干渉させることで行なわれる。図１６に示すように記録媒体４に記録された前記デジタル映像データ４は干渉縞（ホログラム）として現われる。

図１６に示す符号５は、空間光変調器であり、前記空間光変調器５では、″０″あるいは″１″のデジタル信号（記録信号）を二次元のデジタル映像データに変換する。前記空間光変調器５は、例えば液晶素子であり、空間光変調器５に設けられたデジタル映像データ変換領域のうち、例えば″０″の前記デジタル信号を受け取った前記デジタル映像データ変換領域では、前記デジタル信号を、「暗」のデジタル映像データに、″１″の前記デジタル信号を受け取ったデジタル映像データ変換領域では、前記デジタル信号を、「明」のデジタル映像データに変換する。「暗」のデジタル映像データは、光を遮断し、「明」のデジタル映像データは光を透過することで、データ光２は、光強度が空間的に変調され、前記参照光１との干渉によって、前記デジタル映像データ４が干渉縞（ホログラム）として前記記録媒体３に形成されるのである。

一方、再生時にはデータ光２を入射せずに参照光１だけを入射させると、ブラッグ条件式により、前記参照光１がデジタル映像データ４の干渉縞で回折され、再生光（回折光）６が発せられる。このときの再生光６は、記録媒体３に記録された前記データ光２と同一の内容を表すため、前記再生光６上にＣＣＤやＣＭＯＳなどからなる撮像素子７を配置しておくことにより、記録媒体３に記録されているデジタル映像データ４の内容を読み出すことが可能とされている。

ホログラムによる記録では、同一記録エリア内に多重記録が可能であり、しかも高速レートで記録・再生を行なうことが出来るといった利点がある。
ホログラムを用いた先行技術としては、例えば以下の特許文献１などが存在する。
特開２００１−９３１５７号公報 特開２０００−１２３１３３号公報

ところでホログラムを用いた場合、記録時に、参照光１を、ある所定の波長λ３で且つ記録媒体３の表面２ａに対し所定の入射角度θ１として照射した場合、再生時にも同じ波長λ３で且つ入射角度θ１の参照光１を前記記録媒体３に照射しないと、再生光６を得ることが出来ず記録媒体３に記録されたデジタル映像データ４を読み取ることが出来ない。

このため、例えば、図１７のように、再生時、参照光８の入射角度を前記θ１と異なるθ２として入射した場合、参照光８の波長をλ３のままにすると、前記再生光６を得ることが出来ない。かかる場合は、ブラッグ条件式２ｄｓｉｎθ＝ｎλに合致するように前記参照光８の波長をλ３とは異なるλ４にすることで、前記再生光６を得ることが出来る。

しかしかかる場合、前記参照光８のデジタル映像データ４に対する回折角度が、前記参照光１の入射角度をθ１とした場合と異なるために、再生光６が記録媒体３の膜厚方向（図示Ｚ方向）に対し傾いて発せられ、図１７に示すように隣合うデジタル映像データ４どうしが一部重なって再生されてしまい、重なった箇所Ａでは、前記撮像素子７にてデジタル映像データ４がぼやけて再生されたり、あるいはデータを読み取ることが出来なくなるといった問題が発生した。

そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、記録時と再生時で参照光の入射角の角度ずれが生じても、記録媒体に記録されたデジタル映像データを適切に読み取ることが出来るホログラム再生装置及びホログラム記録再生装置を提供することを目的としている。

本発明におけるホログラム再生装置は、
参照光を発する発光手段と、記録媒体に記録されているデータ情報を読み取るための撮像素子とを有し、
前記記録媒体の表面の一方向を長さ方向、前記長さ方向と直交する方向を幅方向としたとき、前記参照光は前記長さ方向に対して所定の入射角をもって前記記録媒体に入射され、
記録媒体内に入射された前記参照光及び記録媒体を前記記録媒体の膜厚方向で且つ前記長さ方向に沿って切断したと仮定したとき、
その切断面に現われる前記参照光の入射方向と直交する方向の縦径Ｄ１が、記録時における参照光の縦径Ｄ２よりも小さいことを特徴とするものである。

再生時の前記参照光の縦径Ｄ１を記録時の参照光の縦径Ｄ２よりも小さくすることで、再生時と記録時の参照光の入射角に角度ずれが生じても、隣り合う前記データ情報どうしが重なって再生されるのを適切に抑制でき、前記データ情報を適切に再生することが出来る。

また本発明では、前記参照光を入射方向と直交する方向から切断したと仮定したとき、その切断面に現われる前記縦径Ｄ１と直交する方向の横径Ｄ３は前記縦径Ｄ１よりも大きいことが好ましい。前記データ情報は、記録時、前記参照光とデータ光とが重なった領域に記録されるから、多数のデータ情報からなるデータ情報群（ページ）は、前記長さ方向、幅方向及び前記記録媒体の膜厚方向に広がる立体的な領域となっている。多重記録によって内容の異なる複数のデータ情報群（ページ）が、同一領域内に記録され、内容の異なるデータ情報群が多数形成されている領域のことを記録エリア（ブック）と呼んでいる。

ところで、ある一つの前記データ情報群を再生時の参照光の入射方向と平行な方向から、どの位置で切断しても、その切断面には同一内容のデータ情報群の断面が現われる。前記データ情報群に含まれる各データ情報を適切に読み出すには、前記データ情報群の長さ方向及び幅方向への断面の全域に参照光が当たらないといけない。よって前記データ情報群の膜厚方向に全て参照光が照射される必要性はない。すなわち再生時の参照光が、前記データ情報群の幅方向及び長さ方向への広がりを全てカバーするように照射されないと、各データ情報を全て適切に読み取ることが出来なくなる。図を用いて説明すると、図２に示すように、上記のように再生時の参照光４０の縦径Ｄ１を、図１に示す記録時の参照光２８の縦径Ｄ２より小さくしても、参照光４０の照射域を縦断面でみたとき、前記参照光４０は、前記縦断面に現われる全てのデータ情報３０を貫くように照射されるため、再生時の参照光４０の縦径Ｄ１を記録時の参照光２８の縦径Ｄ２より小さくしても、前記データ情報群３１の長さ方向（Ｙ方向）への広がりを全てカバーするように照射出来る。

しかし、図５に示す前記参照光４０の前記横径を、前記縦径Ｄ１と同じＤ１にまで小さくすると、データ情報群３１の幅方向（図示Ｘ方向）全てに前記参照光４０が当たらなくなる。すなわち前記データ情報群３１の幅方向（Ｘ方向）の端に記録されたデータ情報３０ｃ，３０に参照光４０が当たらず前記両端に記録されたデータ情報３０ｃを再生できず、よって全てのデータ情報３０を適切に読み取ることが出来なくなる。このため本発明では、前記参照光の前記横径Ｄ３を前記縦径Ｄ１よりも大きくした。

また本発明では、前記横径及び縦径を調整するためのレンズ機構を有し、前記レンズ機構は、前記縦径Ｄ１を調整する第１のレンズ部と、前記横径Ｄ３を調整する第２のレンズ部とを有することが好ましい。このとき、前記第１のレンズ部は前記第２のレンズ部よりも前記発光手段に近い側に配置され、先に前記第１のレンズ部にて前記縦径Ｄ１が、前記縦径Ｄ２よりも小さくなるように調整された後、前記第２のレンズ部にて前記横径Ｄ３が前記縦径Ｄ１より大きくなるように調整されることが好ましい。これにより再生時の前記参照光の縦径Ｄ１を記録時の参照光の縦径Ｄ２よりも適切に小さくできるともに、前記参照光の横径Ｄ３を前記縦径Ｄ１よりも適切に大きく出来る。

本発明では、前記縦径Ｄ１の方向へ間隔を空けて複数の参照光を発光する発光部が並べて設けられ、各発光部から発せられる参照光の入射方向が前記レンズ機構にて、それぞれ平行になるように調整されることが好ましい。このとき、少なくとも前記第１のレンズ部は、各発光部に対し個別に設けられていることが好ましい。前記発光部は半導体レーザからなることが好ましい。各発光部から発せられる参照光の入射方向が全て平行であると、各参照光にて（あるいは各参照光のいずれかにおいて）前記記録媒体に記録されたデジタル情報を適切に読み取ることが出来る。

また本発明のホログラム記録再生装置は、上記のいずれかに記載されたホログラムの再生機能と、前記参照光と、前記データ情報を含むデータ光とを干渉させることで、記録媒体に前記データ情報を記録する機能と、を有し、
参照光の前記縦径と、前記参照光を入射方向と直交する方向から切断したと仮定したとき、その切断面に現われる縦径と直交する方向の横径と、を調整するためのレンズ機構を有し、前記レンズ機構を構成するレンズ部の配置は、記録時と再生時とで変えられることを特徴とするものである。

また、前記レンズ機構を構成する複数のレンズ部の全てあるいは一部は、前記参照光の照射域から外れる位置にまで移動可能とされ、移動可能なレンズ部の全部あるいは一部が再生時あるいは記録時に、前記照射域外に移動させられて、前記レンズ部の配置が、記録時と再生時とで変えられることが好ましい。これにより簡単なレンズ機構にて確実に、少なくとも、再生時の前記参照光の縦径Ｄ１を記録時の前記参照光の縦径Ｄ２よりも小さく出来る。

再生時の参照光の縦径Ｄ１を記録時の参照光の縦径Ｄ２よりも小さくすることで、再生時と記録時の参照光の入射角に角度ずれが生じても、隣り合う前記データ情報どうしが重なって再生されるのを適切に抑制でき、前記データ情報を適切に再生することが出来る。

また本発明では、前記参照光を入射方向と直交する方向から切断したと仮定したとき、その切断面に現われる前記縦径Ｄ１と直交する方向の横径Ｄ３は前記縦径Ｄ１よりも大きいことが好ましい。これにより、参照光を、データ情報群（記録エリア）の幅方向の端から端までのデータ情報に適切に照射でき、各データ情報を適切に再生することが出来る。

図１は、本発明の実施形態として、ホログラム記録再生装置によって記録媒体にデータ情報を記録する概念図（部分断面図）、図２は、本発明の実施形態として、ホログラム記録再生装置によって記録媒体からデータ情報を再生する概念図（部分断面図）、図３は記録時の具体的なレンズ機構を説明するための概念図（部分断面図）、図４は再生時の具体的なレンズ機構を説明するための概念図（部分断面図）、図５は、図４とは異なるレンズ機構にてデータ情報を再生する概念図（部分平面図）、図６は、再生時の好ましいビームパターンを説明するための参照光の断面図、図７は、本発明の別の実施形態として、ホログラム記録再生装置によって記録媒体からデータ情報を再生する概念図（部分断面図）、図８ないし図１４は図７にて各々の参照光のビームパターンを図６のように調整するためのレンズ機構の説明図、図１５は、前記ホログラム記録再生装置の部分構成図、である。

図１５に示すホログラム記録再生装置は、光源２０と、ビームスプリッタ２１と、光走査器２２と、空間光変調器２３等を有して構成される。

図１５に示すように光源２０から発せられた光（コヒーレント光）は、前記ビームスプリッタ２１によって２方向に分割され、前記ビームスプリッタ２１を透過したデータ光２５は前記空間光変調器２３に入射される。

前記空間光変調器２３には、例えば、物体等の画像データが２値（０，１）のデジタル信号（記録信号）として入力される。前記空間光変調器２３では、前記デジタル信号を「明，暗」の二次元のデジタル映像データ（以下、データ情報と呼ぶ）に変換する。例えば″１″信号を、「明」のデータ情報に変換し、″０″信号を、「暗」のデータ情報に変換する。前記「明」のデータ情報は、光２５を透過するが、「暗」のデータ情報は光２５を遮断する。前記空間光変調器２３は例えば液晶素子である。

データ光２５の光強度は、前記空調光変調器２３を透過することで空間変調され、さらに前記データ光２５は前記記録媒体２７上の一定の地点に入射される。

一方、前記ビームスプリッタ２１で反射した参照光２８は、光走査器２２によってさらに反射される。前記光走査器２２は例えばガルバノミラーである。前記光走査器２２によって反射させられた参照光２８は前記記録媒体２７上の一定の地点に入射される。

図１に示すように、前記参照光２８とデータ光２５が記録媒体２７に照射されると、前記参照光２８とデータ光２５とが重なる領域に、多数のデータ情報３０が記録される。記録された前記データ情報３０は記録媒体２７内に干渉縞（ホログラム）として現われる。前記記録媒体２７内には、前記参照光２８とデータ光２５とが干渉することで記録媒体２７内に記録された多数のデータ情報３０が群を成し、これを以下ではデータ情報群３１と称する。例えば記録時の参照光の照射角度を変えることで、あるいは波長を変えることで、同じ記録エリア３２内に、異なる内容のデータ情報群３１が多数、形成される。各データ情報群３１はページと呼ばれ、多数のデータ情報群３１が形成された記録エリア３２はブックと呼ばれる。なお図１，図２ではデータ情報群３１と記録エリア３２とを同じ領域として示した。上記した参照光の照射角度を変えることで多数のデータ情報群３１をある記録エリア３２内に形成した場合（いわゆる角度多重の場合）、各データ情報群（ページ）３１の大きさ（体積）に比べて記録エリア（ブック）３２の大きさ（体積）のほうが大きくなると考えられるが、ここでは簡便的に各データ情報群３１の大きさと記録エリア３２の大きさを同じ領域として示すこととした。

今、参照光２８を、記録媒体２７の表面２７ａの一方向（図示Ｙ方向、以下、長さ方向と称する）に対して入射角度θ３で且つ、波長をλ１として照射し、前記参照光２８を、データ情報を含むデータ光２５と記録媒体２７内にて干渉させて、図１のように、前記データ情報３０を記録媒体２７内に記録したとする。前記参照光２８及び記録媒体２７を前記記録媒体２７の膜厚方向（図示Ｚ方向）で且つ前記長さ方向（図示Ｙ方向）に沿って切断した切断面には図１に示すように、前記参照光２８の入射方向と直交する方向の径（以下、この径のことを「縦径」と称する）が記録媒体２７内にてＤ２（最大寸法）として現われる。

次に、前記記録媒体２７に記録されたデータ情報３０を再生するとき、図２に示すように、参照光４０を前記記録媒体２７に照射する。なおここでは再生時の参照光の符号を４０にし、記録時の参照光の符号２８と異なる符号をつけた。ホログラム記録再生装置の場合、再生時の参照光４０も記録時の参照光２８と同様に同じ光源２０から発することが出来るが、下記に説明するように、再生時の参照光４０は記録時の参照光２８と異なる波長、入射角、縦径等であるため、両者を区別するために、異なる符号をつけることとした。

図２に示すように、前記参照光４０を、記録媒体２７の表面２７ａの長さ方向（図示Ｙ方向）に対して入射角度θ４で入射したとき、ブラッグ条件式を満たすように、前記参照光４０の波長をλ２とすることで、ブラッグ回折が生じ、再生光（回折光）４１にデータ情報Ｄ１〜Ｄ５が表れる。そして前記再生光４１上にＣＣＤやＣＭＯＳなどからなる撮像素子４２を配置しておくことにより、記録媒体２７に記録されているデータ情報３０の内容を読み出すことが可能とされている。

図２に示す再生時、前記参照光４０及び記録媒体２７を前記記録媒体２７の膜厚方向（図示Ｚ方向）で且つ前記長さ方向（図示Ｙ方向）に沿って切断した切断面には図２に示すように、前記参照光４０の入射方向と直交する方向の径（以下ではこの径のことを縦径と称する。）が記録媒体２７内にてＤ１（最大寸法）として現われる。そして再生時の参照光４０の縦径Ｄ１は、記録時の参照光２８の縦径Ｄ２よりも小さくなっている。

図２の再生時、前記参照光４０の入射角度θ４が記録時の参照光２８の入射角度θ３と異なると、ブラッグ条件式により、再生光４１は、図２のように記録媒体２７の膜厚方向（図示Ｚ方向）に対して斜めに傾いて発せられる。

図１６，図１７（従来例）に示すように、記録時の参照光１の縦径Ｄ４と再生時の参照光８の縦径Ｄ５とが同じで、しかも前記参照光１，８の入射角度θ１，θ２がそれぞれ異なるとき、図１７に示すように隣り合うデータ情報４どうしが一部重なって再生されてしまい、重なり部分に映像ぼけが生じるところ、本発明では、再生時の参照光４０の縦径Ｄ１を、記録時の参照光２８の縦径Ｄ２よりも小さくすることで、再生時、記録媒体２７に記録された各データ情報３０に対する膜厚方向（図示Ｚ方向）への照射域が狭まるから、読み出された各データ情報ＤＴ１〜ＤＴ５の幅Ｈ１は図１７の場合に比べて小さくなり、前記再生時の参照光４０の入射角度θ４と、記録時の参照光２８の入射角度θ３とが異なっていても、再生されたデータ情報ＤＴ１〜ＤＴ５のそれぞれが重なり合うことなく適切に前記データ情報ＤＴ１〜ＤＴ５を撮像素子４２にて再生することが可能になっている。

本発明では、ホログラム記録装置とホログラム再生装置を別々に設けてもよいが、記録再生を同じ装置内で行なうことも可能である。かかる場合、参照光２８，４０の縦径Ｄ１，Ｄ２を記録時と再生時で異ならせるように、レンズ機構に工夫が必要となる。

例えば図３に示すように、光を平行光にするための両凸レンズ（コリメータレンズ）５０と、光の光径を拡大するビームエクスパンダ５３とをレンズ機構５４に設ける。前記ビームエクスパンダ５３には、光径を広げる両凹レンズ５１と光を平行光にする両凸レンズ（コリメータレンズ）５２とを有して構成される。

図３は記録時のレンズ機構５４を構成する各レンズの配置であり、光源２０から発せられた参照光２８はコリメータレンズ５０で平行光に調整された後、前記ビームエクスパンダ５３にて光径が拡大されて前記記録媒体２７に照射される。一方、図４は再生時のレンズ機構５４を構成する各レンズの配置である。図４に示すように、前記ビームエクスパンダ５３は、前記参照光４０の照射域から外れた位置に退避している。前記ビームエクスパンダ５３は、前記参照光４０の照射域から前記照射域を外れる位置まで移動可能であり、再生時には前記ビームエクスパンダ５３は前記参照光４０の照射域から外された位置まで移動し前記参照光４０はコリメータレンズ５０によって平行光にされるが、前記ビームエクスパンダ５３によって光径が拡大されない。この結果、再生時の参照光４０の縦径Ｄ１を、記録時の参照光２８の縦径Ｄ２よりも小さく出来る。

図３，図４に示す実施形態では、再生時の参照光４０の光強度が記録時の参照光２８の光強度に比べて極端に低下しない。このため再生時、参照光４０の縦径Ｄ１を記録時の参照光２８の縦径Ｄ２より小さくしても適切に、データ情報３０の再生を行なうことが可能である。例えば、図３に示すレンズ機構５４の記録媒体２７寄りに、小さい穴（ピンホール）が設けられた光径調整部材を設け、前記ピンホールに参照光４０を通して縦径Ｄ１を小さくするといった手法では再生時の参照光４０の光強度が記録時の参照光２８の光強度に比べて極端に落ちてしまい好ましくない。よって再生時の参照光４０の光強度を落とさないようにするには、図３，図４で説明したように、レンズ機構５４に設けられたレンズの配置を、再生時と記録時とで適宜変えられるようにし、できるだけ光強度が一定に保たれるように制御することが好ましい。図３，図４では、前記レンズ機構５４に設けられたビームエクスパンダ５３を、再生時、参照光４０の照射域外にまで移動させているが、例えば各レンズを照射域外にまで移動させなくても、ズームレンズ機構のように各レンズ間の距離を照射域内で変えて倍率を変えることで、再生時の参照光４０の縦径Ｄ１を、記録時の参照光２８の縦径Ｄ２よりも小さくするように制御してもよい。

ところで、データ情報３０は、図１に示すように記録時、前記参照光２８とデータ光２５とが重なった領域に記録されるから、多数のデータ情報３０が一ページとして群を成すデータ情報群３１、及び多数のデータ情報群３１が形成された記録エリア（ブック）３２は、長さ方向（Ｙ方向）、幅方向（Ｘ方向）及び前記記録媒体２７の膜厚方向（Ｚ方向）に広がる立体的な領域となっている。そして、ある一つのデータ情報群３１を再生時の参照光４０の入射方向と平行な方向から、どの位置で切断しても、その切断面には同じ内容のデータ情報群３１の断面が現われる。前記データ情報群３１に含まれる各データ情報３０を適切に読み出すには、前記データ情報群３１の長さ方向（Ｙ方向）及び幅方向（Ｘ方向）への断面の全域に参照光４０が当たらないといけない。よって前記データ情報群３１の膜厚方向（Ｚ方向）に全て参照光４０が照射される必要性はない。すなわち再生時の参照光４０が、前記データ情報群３１の幅方向（Ｘ方向）及び長さ方向（Ｙ方向）への広がりを全てカバーするように照射されないと、各データ情報３０を全て適切に読み取ることが出来なくなる。図２に示すように、再生時の参照光４０の縦径Ｄ１を、図１に示す記録時の参照光２８の縦径Ｄ２より小さくしても、図２のように、参照光４０の照射域を縦断面でみたとき、前記参照光４０は、前記縦断面に現われる全てのデータ情報３０を貫くように照射されるから、再生時の参照光４０の縦径Ｄ１を記録時の参照光２８の縦径Ｄ２より小さくしても、前記データ情報群３１の長さ方向（Ｙ方向）への広がりを全てカバーするように照射出来る。

しかし、再生時の参照光４０の照射方向と直交する方向での断面形状（ビームパターン）が円形である場合、図５に示すように、前記参照光４０の前記縦径Ｄ１と直交する方向で前記幅方向（Ｘ方向）に向く径（以下、この径を横径と呼ぶ）もＤ１となるため、前記記録エリア３２の幅方向（Ｘ方向）の端のほうに記録されたデータ情報（斜線で示す）３０ｃ，３０ｃに参照光４０が当たらず前記両端に記録されたデータ情報３０ｃを再生できず、よって全てのデータ情報３０を適切に読み取ることが出来なくなる。

よって、再生時の参照光４０の縦径Ｄ１を、記録時の参照光２８の縦径Ｄ２よりも小さくしたとき、図５，図６のように、前記参照光４０の前記横径Ｄ３を、前記縦径Ｄ１よりも大きくし、前記データ情報群３１の幅方向（Ｘ方向）の両端にあるデータ情報３０ｃ，３０ｃにも適切に参照光４０が照射されるようにすることが好ましい。前記参照光４０の前記横径Ｄ３は、記録時における参照光２８の前記横径と同じ寸法か、あるいはそれよりも大きいことが好ましい。

図６のように本発明では、再生時における前記参照光４０の横径Ｄ３を、前記縦径Ｄ１よりも大きくし、例えば再生時における参照光４０のビームパターン（照射方向と直交する方向から切断した断面形状）を例えば楕円形となるように調整すれば、前記参照光４０の横径Ｄ３を、前記縦径Ｄ１よりも大きく出来る。これにより、前記参照光４０を、各データ情報群３１（記録エリア３２）の幅方向（Ｘ方向）の端から端まで照射できるようになり、各データ情報３０を適切に再生することが出来る。図６のように再生時の参照光４０の断面形状を楕円形にするためのレンズ機構については後で説明する。

図７は、VCSEL（Vertical Cavity Surface−Emitting Laser）アレイ６０によって、記録媒体２７に記録されたデータ情報３０を読み取るための実施形態である。前記データ情報３０は記録エリア６１内に多数記録されている。

図７に示すように前記VCSELアレイ６０には、複数のレーザ発光部６２，６８，６９が設けられている。各レーザ発光部６２，６８，６９は半導体レーザからなる。各レーザ発光部６２，６８，６９は縦径Ｄ１の方向へ所定の間隔を空けて設けられている。このようにVCSELアレイ６０を用いて前記データ情報３０を読み取るには、各レーザ発光部６２，６８，６９から照射されるレーザ光６３〜６５が、適切に前記記録エリア６１内に入射されないといけない。

ところでVCSELアレイ６０の場合、各レーザ発光部６２，６８，６９の間隔Ｔ２が数百μｍとなっており、前記間隔Ｔ２が、記録時の参照光の縦径Ｄ２よりも小さくなっている。このため各レーザ発光部６２からレーザ光の径をレンズを用いてＤ２まで広げて照射されるようにすると、隣の半導体レーザと重なるといった問題があり、また、各レーザ発光部６２，６８，６９から照射されるレーザ光６３〜６５を一つのレンズでコリメートしようとすると各レーザ発光部６２が間隔Ｔ２を空けて設けられているため発光点が異なり、各レーザ発光部６２から、それぞれ等しい入射角度で前記レーザ光６３〜６５を照射できないといった問題があった。

図７では、各レーザ発光部６２，６８，６９から照射されるレーザ光６３〜６５は、それぞれ異なる波長となっている。これにより記録エリア６１に記録されているデータ情報３０が波長多重で記録されているとき、波長の異なるレーザ光６３〜６５の照射によって、複数のページのデータ情報３０を読み出すことが出来る。あるいは、記録エリア６１に記録された各データ情報３０は温度変化や体積膨張等によって回折する波長が、記録時と異なってしまう場合があるが、複数のレーザ発光部６２，６８，６９からそれぞれ異なる波長のレーザ光６３〜６５を照射することで、本来、第１のレーザ光６３の波長で回折するものが、その波長で回折せず、回折適正波長が、第２のレーザ光６４の波長域にシフトしても、前記第２のレーザ光６４にてデータ情報３０を読み取ることが出来る。これは特に再生時の参照光４０の照射方向を変えることができない場合に有効である。

図７に示す実施形態では、再生時のレーザ光６３〜６５の縦径Ｄ１は、記録時の参照光２８の縦径Ｄ２よりも小さくなっている。しかも前記レーザ光６３〜６５の横径Ｄ３は前記縦径Ｄ１よりも大きくなっている。すなわち各レーザ光６３〜６５の断面形状（ビームパターン）は図６に示すような楕円形状となっている。さらに各レーザ光６３〜６５はそれぞれ平行に照射されている。

各レーザ光６３〜６５の断面を楕円形状にし、且つレーザ光６３〜６５をそれぞれ平行に照射するには、次に説明するようにレンズ機構を構成するレンズの配置を工夫する。

図８（平面図）、図９（側面図）、図１０（斜視図）に示すように、第１の曲面レンズ（シリンドリカルレンズ）６６と、第２の曲面レンズ（シリンドリカルレンズ）６７を第１のレーザ発光部６２，第２のレーザ発光部６８及び第３のレーザ発光部６９から発光されるレーザ光６３〜６５の照射域に配置する。

図９に示すように第１の曲面レンズ６６は、側面と平行な方向（Ｗ−Ｖ平面と平行な方向）から切断した切断面（半導体レーザの横径Ｄ３と直交する方向での断面）に曲面が現われる平凸レンズである。一方、第２の曲面レンズ６７は図８に示すように上面と平行な方向（Ｕ−Ｖ平面と平行な方向）から切断した切断面（縦径Ｄ１と直交する方向での断面）に曲面が現われる平凸レンズである。図８ないし図１０に示すように、第１の曲面レンズ６６を、第２の曲面レンズ６７よりも各レーザ発光部６２，６８，６９に近い側に配置する。上記のように第１の曲面レンズ６６は側面と平行な方向から切断した断面に曲面を持っているため、各レーザ光６３〜６５の厚み方向（Ｗ方向）への光は、前記第１の曲面レンズ６６によって曲げられ、図９，図１０に示すように平行光に調整され、各レーザ光６３〜６５の縦径はＤ１で一定になる。一方、各レーザ光６３〜６５の幅方向（Ｕ方向）への光は、図８のように、前記第１の曲面レンズ６６を真上から見ると曲率がないため、前記第１の曲面レンズ６６を素通りし、光が幅方向に広がった状態で第２の曲面レンズ６７にまで辿り着く。前記第２の曲面レンズ６７は、上記したように、上面と平行な方向から切断した切断面に曲面を持っているため、各レーザ光６３〜６５の幅方向（Ｕ方向）は、前記第２の曲面レンズ６７によって曲げられ、図８ないし図１０に示すように幅方向が平行光になり、各レーザ６３〜６５の横径はＤ３で一定になる。一方、各レーザ光６３〜６５の縦径Ｄ１は、前記第２の曲面レンズ６７を側面と平行な方向から切断してもその切断面に曲率がないため、前記第２の曲面レンズ６７によって変化せず、各レーザ光６３〜６５の縦径はＤ１のまま維持される。図８ないし図１０に示すように、各レーザ光６３〜６５の縦径は、レーザ発光部６２，６８，６９に近い側に設けられた第１の曲面レンズ６６によって、横径よりも先に平行光に調整されてＤ１で一定になり、一方、各レーザ光６３〜６５の横径は、第１の曲面レンズ６６では平行光に調整されず、縦径Ｄ１よりも拡大した状態で、レーザ発光部６２，６８，６９から遠い側に設けられた第２の曲面レンズ６７によって平行光に調整されてＤ３となるため、各レーザ光６３〜６５の断面形状６３ａ〜６５ａ（照射方向に対して直交する方向から切断した断面。ビームパターン）は図１０に示すように楕円形状になる。

図８ないし図１０では、側面と平行な方向の断面形状に曲率を有する第１の曲面レンズ６６は、各レーザ発光部６２，６８，６９に対して個別に配置されているが、このように前記第１の曲面レンズ６６を個別に設けることで、各レーザ光６３〜６５をそれぞれ平行に且つ縦径をＤ１で一定となるように調整できる。第２の曲面レンズ６７は、各レーザ発光部６２，６８，６９に対して個別に配置する必要はなく、全てのレーザ光６３〜６５の照射域をカバーできるだけの大きさのものを一つ用意すればよい。

図８ないし図１０では、前記レーザ光６３〜６５のアスペクト比（横径Ｄ３／縦径Ｄ１）を大きくする場合、前記第１の曲面レンズ６６と第２の曲面レンズ６７間の距離を離せばよいが、そのようにすると、前記第１の曲面レンズ６６と第２の曲面レンズ６７とを有して構成されるレンズ機構の長さ寸法（Ｖ方向への寸法）が大きくなり好ましくない。また光強度が低下しやすい。よって、前記レーザ光６３〜６５のアスペクト比を大きくするには、前記第１の曲面レンズ６６と第２の曲面レンズ６７の間に、各レーザ光６３〜６５の横径を広げるための別のレンズを設ければよい。

図１１（平面図）及び図１２（側面図）に示すように、前記第１の曲面レンズ６６と第２の曲面レンズ６７の間に、第３の曲面レンズ（シリンドリカルレンズ）７０を配置する。前記第３の曲面レンズ７０は、側部よりも中央部の厚みが薄い平凹レンズである。

図１１，図１２に示すように、各レーザ発光部６２，６８，６９から発せられたレーザ光６３〜６５は、第１の曲面レンズ６６によって縦径がＤ１で一定となるように平行光に調整された後、第３の曲面レンズ（平凹レンズ）７０に到達した各レーザ光６３〜６５は、前記第３の曲面レンズ７０によって幅方向（Ｕ方向）がさらに広げられる。前記第３の曲面レンズ７０は、図１２に示すように側面と平行な方向からの断面形状に曲率がないため、縦径Ｄ１は前記第２の曲面レンズ７０によって変化せず、縦径Ｄ１のまま維持される。そして前記第２の曲面レンズ６７にて、各レーザ光６３〜６５の横径がＤ３で一定となるように平行光に調整される。

図１１，図１２に示すレンズ機構の構成では、前記第２の曲面レンズ７０にて、各レーザ光６３〜６５の幅方向（図示Ｕ方向）が、さらに広げられるため、アスペクト比（横径Ｄ３／縦径Ｄ１）を、図８ないし図１０に示す実施形態に比べて、前記第１の曲面レンズ６６と第２の曲面レンズ６７間の距離を広げなくても適切に大きく出来る。

図１３（平面図）及び図１４（側面図）では、前記第１の曲面レンズ６６と第２の曲面レンズ６７の間に、第４の曲面レンズ（シリンドリカルレンズ）７１を配置する。前記第４の曲面レンズ７１は、側部よりも中央部の厚みが厚い平凸レンズである。前記第４の曲面レンズ７１は、図１４に示すように、側面と平行な方向からの断面形状に曲率がないため、第１の曲面レンズ６６によって平行光にされた縦径Ｄ１は、第４の曲面レンズ７１によって変化せず、縦径Ｄ１のまま維持される。前記第４の曲面レンズ７１は図１３に示すように上面と平行な方向から切断したときの断面形状に凸型の曲面があり、前記曲面の曲率は光が集束点Ｆで集束する曲率で形成されている。このため、各レーザ光６３〜６５の幅方向は、図１３に示すように集束点Ｆで集束するとともに、前記集束点Ｆから広がって、第２の曲面レンズ６７へ到達する。前記集束点Ｆと前記第４の曲面レンズ７１間の間隔よりも集束点Ｆと第２の曲面レンズ６７間の間隔のほうを大きくすることで、各レーザ光６３〜６５の横径は、前記第４の曲面レンズ７１を設けず、第１の曲面レンズ６６から直接、第２の曲面レンズ６７へ照射される場合に比べて広がる。よって図１３，図１４に示す実施形態によってもアスペクト比（横径Ｄ３／縦径Ｄ１）を大きく出来る。

なお図８ないし図１４に示すレンズ機構は、図５に示すレーザ光６３〜６５の照射域に設けられるため記録媒体２７の表面２７ａから見ると、前記レンズ機構は図３や図４のごとく斜めに傾いて配置される。

図８ないし図１４に示すレンズ機構は、光を発光する発光部６２，６８，６９が複数箇所設けられた例であったが、図５のように、光源２０が一箇所の場合でも、例えば図８に示す第１の曲面レンズ６６と第２の曲面レンズ６７を光源２０に対して一つづつ設ければよい（図５）。

図８ないし図１４に示すレンズ機構をホログラム記録再生装置に用いる場合には、図３で示した記録時のレンズ機構５４と、図８ないし図１４に示した再生時のレンズ機構とが前記参照光の照射域から外れる位置まで移動可能なように前記レンズ機構に駆動部を設け、記録時には、レンズ機構５４が参照光の照射域に入るように（このとき図８ないし図１４に示したレンズ機構は参照光の照射域から外れた位置まで移動している）、再生時には、図８ないし図１４に示したレンズ機構が参照光の照射域に入るように（このとき図３に示したレンズ機構５４は、参照光の照射域から外れた位置まで移動している）制御すればよい。

なお図８ないし図１４に示すレンズ機構では、３個の第１の曲面レンズをそれぞれ個別に設置したが、これら第１の曲面レンズを一体化してレンズアレイ化してもよく、このように構成すると第１の曲面レンズの部品点数を減らせるため、部品コストの低減が容易になる。

また、本発明では、ホログラムの記録部を有しないホログラム再生装置としても使用可能である。

本発明の実施形態として、ホログラム記録再生装置によって記録媒体にデータ情報を記録する概念図（部分断面図）、 本発明の実施形態として、ホログラム記録再生装置によって記録媒体からデータ情報を再生する概念図（部分断面図）、 記録時の具体的なレンズ機構を説明するための概念図（部分断面図）、 再生時の具体的なレンズ機構を説明するための概念図（部分断面図）、 図４とは異なるレンズ機構にてデータ情報を再生する概念図（部分平面図）、 再生時の好ましいビームパターンを説明するための参照光の断面図、 本発明の別の実施形態として、ホログラム記録再生装置によって記録媒体からデータ情報を再生する概念図（部分断面図）、 図７に示す各々の参照光のビームパターンを図６のように調整するためのレンズ機構の説明図（平面図）、 図８の側面図、 図８，図９の斜視図、 図８とは異なるレンズ機構の説明図（平面図）、 図１１の側面図、 図８とは異なるレンズ機構の説明図（平面図）、 図１３の側面図、 ホログラム記録再生装置の部分構成図、 従来におけるホログラム記録装置によって記録媒体にデータ情報を記録する概念図（部分断面図）、 従来におけるホログラム再生装置によって記録媒体からデータ情報を再生する概念図（部分断面図）、

符号の説明

２５ データ光
２７ 記録媒体
２８、４０ 参照光
３０ データ情報
３１ データ情報群（ページ）
３２ 記録エリア（ブック）
５４ レンズ機構
６０ VCSELアレイ
６３、６４、６５ レーザ光
６６、６７、７０、７１ 曲面レンズ
Ｄ１、Ｄ２ 縦径
Ｄ３ 横径

Claims (9)

1. 参照光を発する発光手段と、記録媒体に記録されているデータ情報を読み取るための撮像素子とを有し、
   前記記録媒体の表面の一方向を長さ方向、前記長さ方向と直交する方向を幅方向としたとき、前記参照光は前記長さ方向に対して所定の入射角をもって前記記録媒体に入射され、
   記録媒体内に入射された前記参照光及び記録媒体を前記記録媒体の膜厚方向で且つ前記長さ方向に沿って切断したと仮定したとき、
   その切断面に現われる前記参照光の入射方向と直交する方向の縦径Ｄ１が、記録時における参照光の縦径Ｄ２よりも小さいことを特徴とするホログラム再生装置。
2. 前記参照光を入射方向と直交する方向から切断したと仮定したとき、その切断面に現われる前記縦径Ｄ１と直交する方向の横径Ｄ３は前記縦径Ｄ１よりも大きい請求項１記載のホログラム再生装置。
3. 前記横径及び縦径を調整するためのレンズ機構を有し、前記レンズ機構は、前記縦径Ｄ１を調整する第１のレンズ部と、前記横径Ｄ３を調整する第２のレンズ部とを有する請求項２記載のホログラム再生装置。
4. 前記第１のレンズ部は前記第２のレンズ部よりも前記発光手段に近い側に配置され、先に前記第１のレンズ部にて前記縦径Ｄ１が、前記縦径Ｄ２よりも小さくなるように調整された後、前記第２のレンズ部にて前記横径Ｄ３が前記縦径Ｄ１より大きくなるように調整される請求項３記載のホログラム再生装置。
5. 前記縦径Ｄ１の方向へ間隔を空けて複数の参照光を発光する発光部が並べて設けられ、各発光部から発せられる参照光の入射方向が前記レンズ機構にて、それぞれ平行になるように調整される請求項３または４に記載のホログラム再生装置。
6. 少なくとも前記第１のレンズ部は、各発光部に対し個別に設けられている請求項５記載のホログラム再生装置。
7. 前記発光部は半導体レーザからなる請求項５または６に記載のホログラム再生装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載されたホログラムの再生機能と、前記参照光と、前記データ情報を含むデータ光とを干渉させることで、記録媒体に前記データ情報を記録する機能と、を有し、
   参照光の前記縦径と、前記参照光を入射方向と直交する方向から切断したと仮定したとき、その切断面に現われる縦径と直交する方向の横径と、を調整するためのレンズ機構を有し、前記レンズ機構を構成するレンズ部の配置は、記録時と再生時とで変えられることを特徴とするホログラム記録再生装置。
9. 前記レンズ機構を構成する複数のレンズ部の全てあるいは一部は、前記参照光の照射域から外れる位置にまで移動可能とされ、移動可能なレンズ部の全部あるいは一部が再生時あるいは記録時に、前記照射域外に移動させられて、前記レンズ部の配置が、記録時と再生時とで変えられる請求項８記載のホログラム記録再生装置。

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