JPS633381B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は対物レンズとしてホログラムレンズを
使用した光学式信号再生装置の改良に係わる。

先ず第１図を参照して、従来のこの種光学式信
号再生装置について説明する。第１図に於いて、
１は対物レンズとしてインラインホログラムレン
ズで、２はそのホログラム基板（ガラス基板）、
３はその上のホログラム記録層、４はその上の防
湿用保護カバー（ガラスカバー）で、いずれも光
透過性を有している。ホログラム記録層３は、ゼ
ラチンを母材とし、これに重クロム酸イオン、増
感材等を含ませたもので、これの中央に例えば円
形のホログラムレンズ部（記録された干渉縞）５
が形成されている。

このインラインホログラムレンズ１は、対物レ
ンズとして、円板状光学式記録媒体６に対向する
如く配されている。この記録媒体６上には、音声
信号、映像信号等の情報信号がPCM化されて、
渦巻状のピツトの列を形成する如く記録されてい
る。

例えばHe−Neレーザ光源（図示せず）よりの
例えばＰ偏光（直線偏光）レーザビーム（例えば
平面波）Ｌが偏向ビームスプリツタ７を通過して
λ／４板８に入射する。λ／４板８よりの出射光は円偏 光ビームで、これがインラインホログラムレンズ
１に再生参照波ビームとして入射し、ホログラム
レンズ部５で回折された再生集束物体波ビーム
（球面波ビーム）は記録媒体６上に焦点を結ぶ如
く入射する。記録媒体６にて反射された発散球面
波ビームは再びインラインホログラムレンズ１の
ホログラムレンズ部５に入射し、その出射ビーム
は再びλ／４板に入射する。λ／４板８よりの出射ビー ムはＳ偏光（直線偏光）ビームとなつているの
で、偏光ビームスプリツタ７により反射されホト
ダイオード等の光検出器９に入射し、電気信号に
変換される。

この光検出器９は、第２図に示す如く例えば同
心の内側円板状光検出部９ａ及びその外周に配さ
れた外側円環状光検出部９ｂから構成される。情
報再生信号は、両検出部９ａ，９ｂの検出出力の
和とされ、集束状態検出信号は両検出部９ａ，９
ｂの検出出力の差とされる。そして、この集束状
態検出信号に基づいて、図示せざるも集束駆動手
段にてインラインホログラムレンズ１を記録媒体
６に対し上下に移動させて、記録媒体６に入射す
る球面波ビームの集束サーボを行なう。

又、光検出器９の各光検出部９ａ，９ｂを、第
２図に破線にて示す如く直径を以つて２分し、光
検出部９a₁，９a₂；９b₁，９b₂を得、光検出部９
a₁，９b₁の検出出力の和と、光検出部９a₂，９b₂
の検出出力の和との差がトラツキング誤差検出信
号とされる。この検出信号に基づいてトラツキン
グ駆動手段にて偏光ビームスプリツタ７を回動さ
せてトラツキングサーボを行なう。

尚、インラインホログラムレンズ１に入射せし
めるレーザビームの光の強さは、光軸附近に於い
て最も大で、外側に向うにつれてガウス分布を以
つて徐々に小となる。そこで、インラインホログ
ラムレンズ１に入射せしめるレーザビームの断面
は、ホログラムレンズ部５より広くして、レーザ
ビームの光の強さの大なる部分を使用して、空間
周波数が高く、N.A.の大なるビームを得るよう
にする。

ところで、インラインホログラムレンズ１のホ
ログラムレンズ部５の中心部は周縁部に比し回折
効率が低い、即ち干渉縞のピツチが荒いので、こ
の中心部ではインラインホログラムレンズ１の面
に垂直に入射した再生参照波ビームが回折されず
にそのままホログラムレンズ部５を通過する。こ
の通過ビームは０次回折ビームと呼ばれ、破線に
て示してある。この０次回折ビームは記録媒体６
に入射し、その反射ビーム（破線図示）はインラ
インホログラム１−λ／４板８−偏光ビームスプリ ツタ７を経由して光検出器９に入射する。

ところが、記録媒体６の面が回転中に傾くと、
０次回折ビームの光検出器９の面上での入射位置
が異なり、その傾きの程度がかなり大きい場合に
は光検出器９を外れる虞さえもある。

このように、０次回折ビームの光検出器９に対
する入射位置が変化すると、集束状態検出信号及
び（又は）トラツキング誤差検出信号に影響を及
ぼし、集束サーボ及び（又は）トラツキングサー
ボを乱す虞があるほか記録媒体６の傾きがかなり
大きく変動する場合には、再生情報信号のＳ／Ｎ
が劣化する虞もある。

かかる点に鑑み、本発明は叙上の問題点を解決
しようとして提案するものである。

本発明は、対物レンズとしてのホログラムレン
ズに再生参照波ビームを入射せしめ、ホログラム
レンズより出射した再生集束物体波ビームを光学
式記録媒体に入射せしめ、光学式記録媒体よりの
反射ビームをホログラムレンズに入射せしめ、そ
の出射ビームを光検出器に入射せしめるようにし
た光学式信号再生装置に於いて、ホログラムレン
ズの再生参照波ビームの入射側にウエツジを設け
て再生参照波ビームの光軸がホログラムレンズの
法線に対し微少角度を形成するようになし、ホロ
グラムレンズからその法線方向に光軸を有する再
生集束物体波ビームを出射せしめるようにしたも
のである。

以下に第３図を参照して、本発明の一実施例を
説明するも、第３図において第１図と対応する部
分には同一符号を付して重複説明を省略する。本
例ではウエツジプリズム１０をλ／４板８とホログ ラムレンズ１との間に配するが、この場合、ウエ
ツジ１０の平面Ａがλ／４板８に対向し、その平面 Ａに垂直にλ／４板８からの平面波ビームが入射す るようにしている。そして、ウエツジ１０の斜面
Ｂ側から出射した平面波ビームは再生参照波ビー
ムとしてホログラムレンズ１に入射するが、その
光軸がホログラムレンズ１の入射面の法線に対し
微少角度となるようにする。従つて、ホログラム
レンズ１は僅かにオフアクシスなインラインホロ
グラムレンズである。この場合、ホログラムレン
ズ部５の中心部から出射した０次回折ビーム（破
線にて示す）が記録媒体６の入射面の法線に対し
微少入射角を以つてその記録媒体６に入射する
が、その反射ビーム（破線にて示す）が記録媒体
６の傾きの如何に拘わらず光検出器９に入射しな
い限度において、上記微少角度を可及的に小にす
る。

第４図に上記ウエツジ１０を拡大して図示して
いるが、これの材料としては屈折率が1.5のガラ
ス（BK−７）が用いられる。ウエツジ１０のウ
エツジ角θ_wは例えば8゜である。このようにした場
合、ビームが平面Ａに垂直に入射したとすると、
ウエツジ１０から出射するビーム（屈折ビーム）
は、入射ビームに対しθ＝4゜の角度をなし、従つ
てこの出射ビームがウエツジ１０の平面Ａに平行
な反射面Ｒに入射したとすると、反射面Ｒに対す
る入射及び反射ビーム間の角度は2θ＝8゜となる。
従つて、この反射ビームが斜面Ｂからウエツジ１
０に入射し、平面Ａ側から出射するビームの出射
角はθ_r＝8゜となる。

この場合は、ホログラムレンズ１に入射する再
生参照波ビームの光軸とホログラムレンズ１の法
線とのなす角度が4゜となり、且つ再生集束物体波
ビームの光軸がその法線方向と一致するホログラ
ムレンズ１を作製する。かかるホログラムレンズ
１は僅かにオフアクシスであるが、略インライン
ホログラムレンズであると考えて良い。

尚、ホログラムレンズ１の材料が屈折率1.5の
ものである場合、4゜の入射角はホログラムレンズ
部５内では2.7゜に相当し、干渉縞のゾーンセンタ
は真正インラインレンズの場合のそれから殆んど
ずれない。

尚、ウエツジ１０は、第５図に示すように、平
面Ａがホログラムレンズ１と平行に対向するよう
に配しても良い。

又、ウエツジ１０の位置調整は、第３図の場合
はその平面Ａに垂直にλ／４板８からのビームが入 射するようにすれば良く、第５図の場合はホログ
ラムレンズ１に垂直にλ／４板８からのビームが入 射するようにした後、ウエツジ１０をその平面が
ホログラムレンズ１と平行となるように挿入すれ
ば良い。

以下にかかるインラインホログラムレンズ１の
製法の一例を第６図について説明する。

HR₁はインラインホログラムレンズIN−Ｌを
記録形成すべきホログラム記録媒体で、ガラス基
板BSと、その上の感光層（記録層）Ｋとから構
成されている。

L₁は球面波ビームを輻射する光学素子（マザ
ーレンズ）で、例えばN.A.が0.4又は0.5の顕微鏡
用対物レンズを使用する。

MRは小窓（光透過部）Ｗを有する全反射ミラ
ーで、BS′はその透明基板（ガラス）、MCはその
表面の反射膜、NRはその裏面の無反射膜であ
る。小窓Ｗは、この例ではミラーMRの中央に穿
設された貫通孔で構成する。

そして、ホログラム記録媒体HR₁に対し、マ
ザーレンズL₁を対向せしめると共に、これ等間
に全反射ミラーMRを配する。ホログラム記録媒
体HR₁はその感光層ＫがマザーレンズL₁側を向
くように配される。全反射ミラーMRは、その反
射膜MCがホログラム記録媒体HR₁の感光層Ｋを
向くように斜めに配される。

そして、共通レーザ光源（例えばアルゴン、ク
リプトン、色素、He−Neのレーザ光源等）（図
示せず）よりのレーザビーム（平行平面波ビー
ム）をレンズ（図示せず）を用いてある点に於い
て集束しその後発散する球面波ビームとなし、こ
の発散球面波ビームをマザーレンズL₁に入射さ
せて点Ｐに於いて集束しその後発散する球面収差
の無い球面波ビームとなし、この発散球面波ビー
ムを、その光軸がホログラム記録媒体HR₁の感
光層Ｋの各法線を含む基準軸Ｘと一致するよう
に、点Ｐに於いて全反射ミラーMRの小窓Ｗを通
過させて後、記録物体波ビームＡとしてホログラ
ム記録媒体HR₁の感光層Ｋに照射せしめる。

更に、上述の共通レーザ光源よりのレーザビー
ム（平行平面波ビームであるが、平面波に近い球
面波ビームでも良い）をビームスプリツタ、ミラ
ー等を用いて方向変換した後、この平面波ビーム
を、全反射ミラーMRに反射させて後、記録参照
波ビームＢとして、その光軸が基準軸Ｘに対し例
えば4゜の角度をなすように、ホログラム記録媒体
HR₁の感光層Ｋに照射せしめる。かかるホログ
ラム記録媒体は、その後周知の方法によつて現像
処理される。

かくして、このホログラム記録媒体HR₁の感
光層Ｋの中央に円形のインラインホログラムレン
ズ部HLが形成されたインラインホログラムレン
ズIN−Ｌが得られる。

全反射ミラーMRの小窓Ｗの径は、記録物体波
ビームＡが通過し得る範囲で、しかもインライン
ホログラムレンズIN−Ｌの機能が低下しない程
度に十分小であれば良い。この場合、インライン
ホログラムレンズ部HLの径を２mmとしたとき、
全反射ミラーMRの小窓Ｗの径は約100μｍ程度で
ある。

次に、上述の全反射ミラーMRに小窓Ｗが設け
られているので、この部分での記録参照波ビーム
（反射波ビーム）Ｂが一部欠除するが、これがイ
ンラインホログラムレンズIN−Ｌを作る上に於
いて殆んど影響を及ぼさないものであることを説
明する。

インラインホログラムレンズIN−Ｌは体積形
位相ホログラムの一種であるが、第７図に示す如
く、互いに略インライン関係にある記録物体波ビ
ームＡ及び記録参照波ビームＢにより感光層Ｋに
形成された干渉縞から成るインラインホログラム
レンズ部HLに於ける干渉縞による格子面は、中
心、即ち基準軸Ｘに近づくに従つてピツチが粗
く、周辺（エツジ）に近づくに従つてピツチが密
になる。

又、体積形位相ホログラムは、再生時にブラツ
グ（Bragg）条件を満足すれば、回折効率が最大
となる。しかし、ブラツグ条件を満足する再生ビ
ームを用いても、必らずしも回折効率が良くなる
ものではない。即ち、次式で表わされるＱ値に対
する制約があることは周知である。

Ｑ＝2πλd／nΛ₂ 但し、λはビームの波長、ｄは感光層Ｋ（レン
ズ部HL）の厚味、ｎは感光層Ｋ（レンズ部HL）
の屈折率、Λは格子ピツチである。

一般に、ｄあるいはΛを変えることによつてＱ
値を変えると各次数の回折ビームの強度が変化す
る。そして、この場合Ｑ値をＱ≫１に選ぶと、＋
１次回折ビームの強度が著しく大となり、他の次
数の回折ビームは抑圧される。このＱ≫１の条件
は、λ、ｎ、ｄが夫々一定のときに、格子ピツチ
Λが小さい程容易に満足される。

そこでインラインホログラムレンズIN−Ｌの
インラインホログラムレンズ部HLの開口面の回
折効率分布の一例を第８図に示す。このレンズ
IN−Ｌは、クリプトンレーザ光源（レーザビー
ムの波長は6471Å）及びN.A.が0.4のマザーレン
ズを用いて記録形成したものである。第８図は、
再生レーザ光源としてHe−Neレーザ光源（レー
ザビームの波長は6328Å）を用い、このインライ
ンホログラムレンズIN−Ｌのインラインホログ
ラムレンズ部HLの厚さｄを5μｍ、15μｍと変え
た場合の、レンズ部HLの径方向の中心からの距
離に対する＋１次回折ビームの強度の特性を曲線
にて示したものである。これによれば、レンズ部
HLの中心部の＋１次回折ビームの強度、即ち回
折効率は他部に比して大幅に低下していることが
分る。

従つて、インラインホログラムレンズIN−Ｌ
に於いて、レンズ部HLの中心部では、上述の記
録参照波ビームＢの中心部の欠除によつて干渉縞
が形成されないとしても、インラインホログラム
レンズとしての性能には殆んど影響を及ぼさない
ことが分る。

上述せる本発明光学式信号再生装置によれば、
対物レンズとしてのホログラムレンズの０次回折
ビームが光学式記録媒体に反射した後光検出器に
入射しないようにしたから、光学式記録媒体の傾
きが変動しても、上述した０次回折ビームによる
フオーカスサーボ又はトラツキングサーボの乱
れ、あるいは情報再生信号のＳ／Ｎの劣化が回避
される。

又、対物レンズとしてのホログラムレンズを、
略インラインホログラムレンズにて構成し得るか
ら、集束ホーボの場合、ホログラムレンズの移動
が容易となり、又、ホログラムレンズの位置調整
（直交３軸方向の調整）も容易となる。因みに、
オフアクシスホログラムレンズの場合は、以上の
点が頗る面倒且つ困難となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光学式信号再生装置を示す配置
図、第２図はその光検出器を示す平面図、第３図
は本発明による光学式信号再生装置の一実施例を
示す配置図、第４図はそのウエツジを示す説明
図、第５図は本発明の他の実施例を示す配置図、
第６図は本発明に使用するホログラムレンズの製
法の記録方法を示す配置図、第７図はそのホログ
ラムレンズの動作説明図、第８図は曲線図であ
る。 １はホログラムレンズ、５はそのホログラムレ
ンズ部、６は光学式記録媒体、７はビームスプリ
ツタ、８はλ／４板、９は光検出器、１０はウエツ ジである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 対物レンズとしてのホログラムレンズに再生
   参照波ビームを入射せしめ、該ホログラムレンズ
   より出射した再生集束物体波ビームを光学式記録
   媒体に入射せしめ、該光学式記録媒体よりの反射
   ビームを上記ホログラムレンズに入射せしめ、そ
   の出射ビームを光検出器に入射せしめるようにし
   た光学式信号再生装置に於いて、上記ホログラム
   レンズの上記再生参照波ビームの入射側にウエツ
   ジを設けて上記再生参照波ビームの光軸が上記ホ
   ログラムレンズの法線に対し微少角度を形成する
   ようになし、上記ホログラムレンズからその法線
   方向に光軸を有する上記再生集束物体波ビームを
   出射せしめるようにしたことを特徴とする光学式
   信号再生装置。