WO2004113975A1 - ホログラフィック光学素子、その製造方法、及びホログラフィック記録システム - Google Patents

ホログラフィック光学素子、その製造方法、及びホログラフィック記録システム Download PDF

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Takuya Tsukagoshi
Jiro Yoshinari
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Tdk Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a holographic optical element used for recording and reproducing information using holography, a manufacturing method thereof, and a holographic recording system.
  • holographic recording in which information is recorded on a recording medium using holography, for example, a laser beam from a laser diode is split into an object beam and a reference beam by a beam splitter, and an information beam based on the object beam is separated from the laser beam.
  • the information is recorded on the holo-drama recording medium by an interference pattern with the reference light.
  • the holographic recording medium is irradiated with reference light to reproduce information by diffraction due to an interference pattern.
  • the relationship between the spot diameter and the light intensity of the laser beam used in the optical system is as shown in FIG. It can be seen that the light intensity has an intensity distribution (Gaussian distribution) that is considerably larger than the light intensity at a position away from the optical axis.
  • the spot diameter represents the diameter of a circle having a light intensity of 1 / e 2
  • the integrated value represents the amount of light (normalized) whose distance from the optical axis is inside the value. .
  • the reference light and the object light have a uniform light intensity distribution.
  • IBM J. RES. DEVELOP. VOL. 44 NO. 3 MAY 2000 (P341-P368)
  • the light intensity distribution of the laser light is made uniform using an apodizer (APODIZER) constituted by a lens and an intensity modulation filter, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-157,1992.
  • an apodizer using a lens is expensive and can cope only with a specific light intensity distribution.
  • the intensity modulation by a filter or an iris diaphragm can reduce the incident light from the laser light source. There is a problem that utilization efficiency is extremely low.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and it is not necessary to reduce the utilization efficiency of incident light nor to use a lens to uniformly generate reference light and object light. It is an object of the present invention to provide a holographic recording system capable of obtaining a light intensity distribution, a holographic optical element suitable for the holographic recording system, and a method of manufacturing the same.
  • a holographic optical element capable of emitting light having an intensity distribution closer to a rectangular function than incident light as refracted light produces a beam with a uniform light intensity distribution. It has been found that holographic recording and z-reproduction can be performed without reducing the utilization efficiency of incident light and without using an apodizer using a lens.
  • a diffraction grating is formed such that incident light having an intensity distribution of substantially Gaussian function is emitted as a diffracted light having an intensity distribution closer to a rectangular function, which is made of a photosensitive material.
  • Holographic optical element is formed such that incident light having an intensity distribution of substantially Gaussian function is emitted as a diffracted light having an intensity distribution closer to a rectangular function, which is made of a photosensitive material.
  • the laser light is split into reference light and object light, and the object light is converted into a rectangular function by a filter having a low light transmittance near the center of the beam and having an intensity distribution of approximately Gaussian function.
  • the collimated light having a near-intensity distribution is incident on the photosensitive material.
  • the reference light is incident on the photosensitive material at a different angle with respect to the object light, and the light is incident on the photosensitive material.
  • a method for manufacturing a holographic optical element characterized in that interference fringes between object light and reference light are formed as a diffraction grating.
  • a holographic recording medium emits a laser beam between the light source and the beam splitter as diffracted light toward the beam splitter.
  • An optical element is provided, and this holographic optical element has a diffraction grating formed so that incident light having an intensity distribution of a substantially Gaussian function is emitted as diffracted light having an intensity distribution closer to a rectangular function.
  • the diffracted light between the holographic optical element and the beam splitter, the object light from the beam splitter to the holographic recording medium, the information light obtained by modulating the object light, and the reference light are light intensities.
  • the holographic recording medium on which the interference pattern is recorded can be irradiated with the object light or the reference light, and reproduction is performed by reading reproduction light emitted from the holographic recording medium by the irradiation.
  • the holographic recording system according to any one of (3) to (5), further including a device.
  • a holographic recording medium on which information is recorded in advance by an interference pattern is irradiated with a laser beam having a substantially Gaussian function intensity distribution from a light source as reference light to form diffracted light by the interference pattern.
  • a holographic reproduction system that reproduces the information, wherein the laser light incident from the light source is rectangular on the optical path of the reference light from the light source to the holographic recording medium, as compared with the intensity distribution of the substantially Gaussian function.
  • a holographic reproduction system comprising a holographic optical element having a diffraction grating for diffracted light having an intensity distribution close to a function.
  • FIG. 1 is an optical system diagram showing an apparatus for manufacturing a holographic optical element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a light intensity distribution in a portion II in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing a rectangular function in cylindrical coordinates.
  • FIG. 4 is a diagram showing a light intensity distribution in a portion IV in FIG. 1.
  • FIG. 5 is an optical system diagram showing a holographic recording / reproducing system according to an example of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing interference contrast of incident light having a Gaussian distribution.
  • FIG. 7 is for manufacturing a holographic optical element according to another example of the embodiment of the present invention. It is an optical system diagram which shows the apparatus of FIG.
  • FIG. 8 is an optical system diagram showing a holographic recording / reproducing system according to another example of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a graph showing a relationship between a general object light or reference light intensity distribution and a spot diameter.
  • holographic optical element 1 according to an embodiment of the present invention will be described.
  • the apparatus 12 for manufacturing the holographic optical element 10 includes a laser light source 14 such as a laser diode, and a beam including, for example, a half mirror for splitting laser light from the laser light source 14 into reference light and object light. It has a splitter 16, an object optical system 20, and a reference optical system 30.
  • the object optical system 20 includes a beam expander 22 for expanding the beam diameter of the object light transmitted through the beam splitter 16, and a collimated light from the beam expander 22 having a substantially Gaussian function intensity distribution. Is used as a collimated light having an intensity distribution closer to a rectangular function (detailed description will be given later), and an area of the collimated light transmitted through the intensity filter 24 having a uniform light intensity distribution. And an iris diaphragm 26 that transmits only the light and blocks the outer periphery.
  • the beam expander 22 includes a condenser lens 22A, a pinhorn lens 22B, and a collimator lens 22C.
  • the condenser lens 22A transfers the object light transmitted through the beam splitter 16 to the position of the pinhole 22B.
  • the light is condensed, and the collimator lens 22C converts the divergent light passing through the pinhole 22B into collimated light and guides the divergent light to the intensity filter 24.
  • the reference optical system 30 for the reference light includes a mirror 32 for reflecting the light reflected from the beam splitter 16 and a beam diameter for enlarging the beam diameter of the reference light reflected by the mirror 32.
  • the beam expander 34 includes a light collecting lens 34A, a pinhole 34B, and a collimator lens 34C as in the beam expander 22.
  • the object light from the object optical system 20 and the reference light from the reference optical system 30 interfere in the photosensitive material 11 provided at a position where the object light intersects, and due to the interference pattern, the photosensitive material 11
  • a diffraction grating is formed in 11.
  • the photosensitive material 11 for example, a holographic recording medium such as lithium niobate (Fe: LiNbO) doped with iron, which is a photorefractive crystal, or a photopolymer is used.
  • a holographic recording medium such as lithium niobate (Fe: LiNbO) doped with iron, which is a photorefractive crystal, or a photopolymer is used.
  • the intensity filter 24 in the object optical system 20 has a low light transmittance near the center optical axis, and as shown in FIG. 2, converts the object light into an intensity component closer to a rectangular function.
  • the collimated light of the cloth is used.
  • the light intensity distribution is a “rectangular function” means that the light intensity takes a constant finite value in a region where the distance from the optical axis is equal to or less than a constant value R, and the distance from the optical axis is r. It means that the light intensity becomes 0 in the larger area.
  • the light intensity distribution force becomes a rectangular function with respect to 3 ⁇ 4, and does not depend on ⁇ and z. Indicates the situation.
  • the iris diaphragm 26 blocks the outer peripheral portion of the object light and transmits only the portion near the center as described above, the iris diaphragm 26 is indicated by a symbol A in FIG. Only the range (the range of the radius R in FIG. 3) is incident on the photosensitive material 11.
  • the reference optical system 30 since the reference light that has passed through the iris diaphragm 36 is not particularly subjected to intensity modulation or the like, the light intensity has a Gaussian distribution as shown in FIG. I have.
  • the diffraction grating serving as the interference pattern has the same Gaussian distribution light intensity as the reference light. It is formed to emit light as diffracted light having an intensity distribution close to a rectangular function as shown in FIG. Thereafter, the holographic optical element 10 is completed through necessary processing.
  • the holographic recording / reproducing system 40 uses the holographic optical element 10 manufactured by the manufacturing apparatus 12 shown in FIG. 1 and emits laser light from a laser light source 42.
  • the beam is split into object light and reference light by a half-mirror force beam splitter 44, and a holographic recording medium 46 is formed by using an interference pattern between the information light and the reference light obtained by modulating the object light using holography.
  • Information is recorded in
  • the hologram for emitting the incident laser light between the laser light source 42 and the beam splitter 44 as diffracted light toward the beam splitter 44.
  • a graphic optical element 10 is provided.
  • the laser light transmitted through the beam splitter 44 is reflected by a mirror 48 as reference light, and is incident on the holographic recording medium 46.
  • the laser light reflected by the beam splitter 44 is reflected by the mirror 50 as object light, and is incident on the holographic recording medium 46.
  • a spatial light modulator (SLM) 52 composed of a transmissive liquid crystal panel is arranged, and data displayed here is displayed.
  • the object light is modulated in accordance with the information light to become information light.
  • the holographic recording medium 46 is made of, for example, a photorefractive crystal of iron-doped lithium niobate (Fe: LiNb ⁇ 3) or a photopolymer, similarly to the holographic optical element 10. Inside, a diffraction grating is formed by an interference pattern between the reference light and the information light.
  • the object light (information light) is blocked by the SLM 52, for example, so that only the reference light is irradiated onto the holographic recording medium 46. .
  • the reference light is diffracted according to the recorded data, and is read by the CCD 54 arranged on the optical path of the diffracted light.
  • the CCD 54 arranged on the optical path of the diffracted light.
  • the reference light and the object light are close to a rectangular function by the holographic optical element 10 arranged between the laser light source 42 and the beam splitter 44. Since the diffracted light having the intensity distribution, that is, the collimated light having the uniform intensity distribution, is incident on the beam splitter 44, the uniform light intensity distribution is always obtained in both the object light optical system and the reference light optical system. It is possible to record / reproduce information on the holographic recording medium 46 without using a beam expander, an iris diaphragm, or the like.
  • the recording beam since the recording beam has no intensity distribution and is uniform during holographic recording, there is no decrease in the diffraction efficiency of the diffraction grating and no increase in the BER as described above. Therefore, more precise grating design, in other words, high-density information recording can be performed.
  • the present invention relates to a transmission type holographic optical element
  • the present invention is not limited to this, but is also applicable to a reflection type holographic optical element.
  • FIG. 7 An apparatus 62 for manufacturing a reflective holographic optical element 60 is shown in FIG. 7, and a holographic recording / reproducing system 64 is shown in FIG.
  • FIGS. 7 and 8 the same parts as those in FIGS.
  • the example of the above-described embodiment relates to a holographic recording / reproducing system capable of performing both holographic recording and reproduction.
  • the present invention is not limited to this. Alternatively, the present invention is naturally applied to a holographic reproduction only system.
  • the present invention is configured as described above, it is possible to easily manufacture a holographic optical element including a diffraction grating that emits incident light as diffraction light having an intensity distribution closer to a rectangular function, and Use of the holographic optical element has an excellent effect that reference light and object light having a uniform intensity distribution can be formed without using a lens.

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Abstract

　均一な強度分布の回折光を得るためのホログラフィック光学素子及びこれを用いたホログラフィック記録／再生システムである。ホログラフィック光学素子１０は、光源１４からのレーザー光から分岐された物体光をビームエキスパンダ２２によってビーム径を拡大し、且つ光路の中心近傍の光透過率が低い強度フィルター２４によって矩形関数に近い強度分布のコリメート光として、感光材料１１に入射させ、同時に、斜めに参照光を参照光学系３０から入射して、感光材料１１内に物体光と参照光との干渉縞を回折格子として記録する。完成したホログラフィック光学素子１０には光強度がガウス分布の入射光を、より矩形関数に近い強度分布の回折光として射出するように回折格子が形成される。

Description

明 細 書
ホログラフィック光学素子、その製造方法、及びホログラフィック記録シス テム
技術分野
[oooi] この発明は、ホログラフィを利用して情報を記録 Z再生する際に用いるホログラフィ ック光学素子、その製造方法及びホログラフィック記録システムに関する。
背景技術
[0002] ホログラフィを利用して記録媒体に情報を記録するホログラフィック記録は、例えば レーザーダイオードからのレーザー光を、ビームスプリッタにより物体光と参照光とに 分岐し、前記物体光に基づく情報光と前記参照光との干渉パターンによってホロダラ フィック記録媒体に情報を記録するものである。
[0003] 又、記録された情報の再生時には、ホログラフィック記録媒体に参照光を照射する ことにより、干渉パターンによる回折により情報が再生される。
[0004] 又、従来のホログラフィック記録/再生システムにおいて、その光学系に用いられる レーザー光のスポット径と光強度との関係は、図 9に示されるようになつていて、中心 光軸上の光強度が、光軸から離れた位置での光強度に比較してかなり大きぐ強度 分布（ガウス分布）があることが分かる。図 9において、スポット径は、光強度が 1/e2と なる円の直径を表し、積分値は、光軸からの距離がその値よりも内側に含まれる光量 (規格化)を表している。
[0005] 上記参照光及び物体光は、一様な光強度分布であることが望ましぐこのため従来 は、例えば IBM J. RES. DEVELOP. VOL. 44 NO. 3 MAY 2000 (P341 一 P368)に開示されるように、レンズにより構成したアポダイザ一（APODIZER)や 強度変調フィルターを利用して、レーザー光の光強度分布を一様にしていた。
[0006] し力 ながら、レンズを利用したアポダイザ一は、高コストであり、又特定の光強度分 布にのみ対応でき、又、フィルターや虹彩絞りによる強度変調は、レーザー光源から の入射光の利用効率が著しく低いという問題点がある。
発明の開示 [0007] この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、入射光の利用効率 を低くすることなぐ又、レンズを利用したりすることなぐ参照光及び物体光の一様な 光強度分布を得ることができるようにしたホログラフィック記録システム及びこれに用 レ、て好適なホログラフィック光学素子、及びその製造方法を提供することを目的とす る。
[0008] 本発明者は、鋭意研究の結果、入射光よりも矩形関数に近い強度分布の光を、回 折光として出射することができるホログラフィック光学素子によって、光強度分布が均 一なビームを形成し、これにより入射光の利用効率を低くすることなぐ又レンズを利 用したアポダイザ一を用いることなぐホログラフィック記録 z再生が可能であることを 見出した。
[0009] 即ち、以下の本発明により上記目的を達成することができる。
[0010] (1)感光材料よりなり、略ガウス関数の強度分布をもつ入射光を、より矩形関数に近 い強度分布の回折光として出射するように回折格子が形成されていることを特徴とす るホログラフィック光学素子。
[0011] (2)レーザー光を参照光及び物体光に分岐し、該物体光を、ビームの中心近傍の光 透過率が低いフィルターにより、略ガウス関数の強度分布をもつ入射光を矩形関数 に近い強度分布に変調されたコリメート光として、感光材料に入射させ、同時に、前 記参照光を、前記物体光に対して異なる角度から、前記感光材料に入射させて、該 感光材料上に、前記物体光と参照光との干渉縞を回折格子として形成することを特 徴とするホログラフィック光学素子の製造方法。
[0012] (3)光源からのレーザー光を、ビームスプリッタにより物体光と参照光とに分岐し、ホ ログラフィックを利用して、前記物体光が変調された情報光と前記参照光との干渉パ ターンによって、ホログラフィック記録媒体に情報を記録するホログラフィック記録シス テムにおいて、前記光源と前記ビームスプリッタの間に、入射したレーザー光を、前 記ビームスプリッタに向けて回折光として出射するホログラフィック光学素子を設けて なり、このホログラフィック光学素子は、略ガウス関数の強度分布をもつ入射光を、より 矩形関数に近い強度分布の回折光として出射するように回折格子が形成されている ことを特徴とするホログラフィック記録システム。 [0013] (4)前記ビームスプリッタには、前記ホログラフィック光学素子からの回折光のうち、光 軸を中心として光強度分布が略均一となる領域の回折光が入射するようにされたこと を特徴とする（3)に記載のホログラフィック記録システム。
[0014] (5)前記ホログラフィック光学素子とビームスプリッタの間の回折光、該ビームスプリツ ターから前記ホログラフィック記録媒体の間の前記物体光及びこれを変調した情報 光並びに前記参照光は、光強度分布が略均一であることを特徴とする（4)に記載の ホログラフィック記録システム。
[0015] (6)干渉パターンが記録されたホログラフィック記録媒体に対して、前記物体光又は 参照光が照射可能とされ、且つ、該照射によりホログラフィック記録媒体から出射され る再生光を読み出す再生装置を備えたことを特徴とする（3)乃至（5)のレ、ずれかに 記載のホログラフィック記録システム。
[0016] (7)予め干渉パターンによって情報が記録されたホログラフィック記録媒体に、光源 からの、略ガウス関数の強度分布をもつレーザー光を参照光として照射し、前記干渉 パターンによる回折光を形成させ、前記情報を再生するホログラフィック再生システム において、前記光源から前記ホログラフィック記録媒体に至る参照光の光路上に、前 記光源から入射するレーザー光を、前記略ガウス関数の強度分布よりも矩形関数に 近い強度分布の回折光とする回折格子が形成されているホログラフィック光学素子を 配置したことを特徴とするホログラフィック再生システム。
図面の簡単な説明
[0017] [図 1]本発明の実施の形態の例に係るホログラフィック光学素子を製造するための装 置を示す光学系統図である。
[図 2]図 1の II部分での光強度分布を示す線図である。
[図 3]矩形関数を円柱座標で示す線図である。
[図 4]図 1の IV部分での光強度分布を示す線図である。
[図 5]本発明の実施の形態の例に係るホログラフィック記録/再生システムを示す光 学系統図である。
[図 6]ガウシアン分布の入射光の干渉コントラストを示す線図である。
[図 7]本発明の実施の形態の他の例に係るホログラフィック光学素子を製造するため の装置を示す光学系統図である。
[図 8]本発明の実施の形態の他の例に係るホログラフィック記録/再生システムを示 す光学系統図である。
[図 9]一般的な物体光あるいは参照光の強度分布とスポット径との関係を示す線図で ある。
発明を実施するための最良の形態
[0018] 以下本発明の実施の形態の例について図面を参照して詳細に説明する。
[0019] まず、図 1を参照して、本発明の実施の形態の例に係るホログラフィック光学素子 1
0を、感光材料 11から製造する過程にっレ、て説明する。
[0020] このホログラフィック光学素子 10の製造装置 12は、レーザーダイオード等のレーザ 一光源 14と、このレーザー光源 14からのレーザー光を参照光と物体光に分岐する ための例えばハーフミラーからなるビームスプリッタ 16と、物体光学系 20と、参照光 学系 30とを有している。
[0021] 物体光学系 20は、前記ビームスプリッタ 16を透過した物体光のビーム径を拡大す るためのビームエキスパンダ 22と、このビームエキスパンダ 22からの略ガウス関数の 強度分布をもつコリメート光を、より矩形関数に近い強度分布 (詳細説明は後述）のコ リメート光とするための強度フィルター 24と、この強度フィルター 24を透過したコリメ一 ト光のうち、光強度分布が一様な領域のみを透過し、外周部を遮断する虹彩絞り 26 とから構成されている。
[0022] 前記ビームエキスパンダ 22は、集光レンズ 22Aと、ピンホーノレ 22Bと、コリメ一タレ ンズ 22Cと力らなり、集光レンズ 22Aは、ビームスプリッタ 16を透過した物体光をピン ホール 22B位置に集光し、コリメータレンズ 22Cはピンホール 22Bを通った発散光を コリメート光にして、強度フィルター 24に導くようにされている。
[0023] 前記参照光のための参照光学系 30は、前記ビームスプリッタ 16からの反射光を反 射するためのミラー 32と、このミラー 32によって反射された参照光のビーム径を拡大 するためのビームエキスパンダ 34と、このビームエキスパンダ 34を通ってコリメート光 とされた参照光の、光軸を中心とした一定領域のみを透過し、他を遮断するための虹 彩絞り 36と、を備えて構成されている。 [0024] 前記ビームエキスパンダ 34は、前記ビームエキスパンダ 22におけると同様に、集 光レンズ 34A、ピンホール 34B、コリメータレンズ 34Cにより構成されている。
[0025] 前記物体光学系 20からの物体光と参照光学系 30からの参照光とは、両者が交差 する位置に設けられた感光材料 11内で干渉して、その干渉パターンにより感光材料
11内に回折格子を形成するようにされてレ、る。
[0026] ここで、感光材料 11は、例えば、ホトリフラクティブ結晶である鉄をドープしたニオブ 酸リチウム（Fe : LiNbO )、フォトポリマーのようなホログラフィック記録媒体が用いら
3
れる。
[0027] 又、前記物体光学系 20における強度フィルター 24は、中心光軸近傍の光透過率 が低くされ、これにより、図 2に示されるように、物体光を、より矩形関数に近い強度分 布のコリメート光とするようにされている。
[0028] ここで、光強度分布が「矩形関数」であるとは、光軸からの距離が一定の値 R以下の 領域では光強度が一定の有限値をとり、光軸からの距離が rより大きい領域では光強 度が 0となることを意味する。言い換えれば、光軸を対称軸とする図 3に示されるよう な円柱座標 (r， Θ , z)を適用するとき、光強度分布力 ¾に対して矩形関数となり、 Θ及 び zに依存しない状況を表す。又、「矩形関数的」あるいは「矩形関数に近い」という 表現は、略ガウス関数の光強度分布を持つ入射光に対して、入射光に比べて射出 光が矩形関数に近いことを意味する。もう少し厳密に言えば、射出光強度分布の rに 対する傾きの絶対値が、 rが Rに比べて十分小さい領域では入射光より小さく（傾きが ゆるやかで）、 r=Rの近傍で入射光より大きい状況を表す。
[0029] 又、前記虹彩絞り 26は、前述のように、物体光の外周部を遮断して、中心近傍部の みを透過するようにされているので、図 2において、符号 Aで示される範囲（図 3の半 径 Rの範囲）のみが、前記感光材料 11に入射される。
[0030] 他方、参照光学系 30においては、前記虹彩絞り 36を通った参照光は、特に強度 変調等がなされていないので、図 4に示されるように、その光強度がガウシアン分布と なっている。
[0031] 上記のような物体光と参照光とが、感光材料 11内において干渉すると、その干渉 パターンとなる回折格子は、前記参照光と略同一のガウシアン分布の光強度の入射 光を図 2に示されるような、矩形関数に近い強度分布の回折光として射出するように 形成される。この後、必要な処理を経てホログラフィック光学素子 10が完成する。
[0032] 次に、図 5を参照して、本発明の実施の形態の例に係るホログラフィック記録/再 生システム 40について説明する。
[0033] このホログラフィック記録 Z再生システム 40は、前記図 1に示される製造装置 12に よって製造されたホログラフィック光学素子 10を用レ、るものであり、レーザー光源 42 からのレーザー光を、例えばハーフミラー力、らなるビームスプリッタ 44により、物体光 と参照光とに分岐し、ホログラフィを利用して、前記物体光を変調した情報光と参照 光との干渉パターンによって、ホログラフィック記録媒体 46に情報を記録するもので ある。
[0034] このホログラフィック記録 Z再生システム 40においては、前記レーザー光源 42と前 記ビームスプリッタ 44との間に、入射したレーザー光を、前記ビームスプリッタ 44に向 けて回折光として出射する前記ホログラフィック光学素子 10が設けられている。
[0035] 前記ビームスプリッタ 44を透過したレーザー光は参照光として、ミラー 48により反射 されて、前記ホログラフィック記録媒体 46に入射するようにされてレ、る。
[0036] 又、前記ビームスプリッタ 44において反射されたレーザー光は、物体光として、ミラ 一 50において反射され、前記ホログラフィック記録媒体 46に入射するようにされてい る。
[0037] 前記ミラー 50とホログラフィック記録媒体 46との間の物体光の光路上には、例えば 、透過型液晶パネルからなる空間光変調器（SLM) 52が配置され、ここに表示される データに応じて物体光が変調され、情報光となるようにされている。
[0038] 前記ホログラフィック記録媒体 46は、前記ホログラフィック光学素子 10と同様に、例 えば、ホトリフラクティブ結晶である鉄をドープしたニオブ酸リチウム（Fe : LiNb〇3)、 フォトポリマーが用いられ、その内部には、前記参照光と情報光との干渉パターンに よる回折格子が形成される。
[0039] ホログラフィック記録媒体 46に記録された情報を読み出すときは、例えば前記 SL M52により、物体光（情報光）を遮断し、参照光のみがホログラフィック記録媒体 46 に照射されるようにする。 [0040] これにより、ホログラフィック記録媒体 46において、前記参照光が記録されたデータ に応じて回折され、これが回折光の光路上に配置された CCD54により読み取られる 。なお、前記 SLM52の全ピクセルを OFF状態（光を遮断する状態）として、物体光を 遮断すれば参照光のみによって情報の再生ができる。
[0041] 上記ホログラフィック記録 Z再生システム 40において、参照光及び物体光（情報光 )は、レーザー光源 42とビームスプリッタ 44との間に配置された前記ホログラフィック 光学素子 10によって、矩形関数に近い強度分布の回折光、即ち、均一な強度分布 のコリメート光とされてビームスプリッタ 44に入射されるので、物体光の光学系及び参 照光の光学系のいずれにおいても、常に、均一な光強度分布のビームとなり、ビーム エキスパンダや虹彩絞り等を用いることなぐホログラフィック記録媒体 46に情報を記 録/再生することができる。
[0042] 又、一般的に、従来のように、物体光と参照光に強度分布（ガウシアン分布）がある とき、両光束が重なり合う干渉領域内で干渉コントラスト（干渉縞の明暗）にムラが生じ (図 6の実線参照）、前記のムラが感光材料の屈折率変化量の分布に転写されるの で、干渉領域内の局所的な回折効率が分布を持ち、結果として干渉領域全体の回 折効率が低下する。又、記録されたページ型データを再生する際に、 ONピクセルの 光量が CCD上の位置によって異なるため、再生時の Bit Error Rate (BER)が増大 してしまう。本発明の場合は、ホログラフィック記録の際に、記録ビームに強度分布が なく均一であるので、前記のような、回折格子の回折効率低下や BERの増大がない 。従って、より精密なグレーティング設計、換言すれば、高密度の情報記録をすること ができる。
[0043] 透過型のホログラフィック光学素子に関するものであるが、本発明はこれに限定さ れるものでなぐ反射型のホログラフィック光学素子についても適用されるものである
[0044] 反射型のホログラフィック光学素子 60を製造するための装置 62は図 7に示され、又 、ホログラフィック記録/再生システム 64は図 8に示されるようになる。図 7、 8におい て、前記図 1、 5におけると同一部分には同一符号を付することにより説明を省略する [0045] 又、上記実施の形態の例は、ホログラフィック記録と再生の両方が可能なホログラフ イツク記録/再生システムについてのものである力 本発明はこれに限定されるもの でなぐホログラフィック記録のみ又はホログラフィック再生のみのシステムにも当然適 用されるものである。
産業上の利用の可能性
[0046] 本発明は上記のように構成したので、入射光をより矩形関数に近い強度分布の回 折光として射出する回折格子を備えたホログラフィック光学素子を容易に製造するこ とができると共に、このホログラフィック光学素子を用いることによって、レンズを用い たりすることなく均一な強度分布の参照光及び物体光を形成することができるという 優れた効果を有する。

Claims

請求の範囲
[1] 感光材料よりなり、略ガウス関数の強度分布をもつ入射光を、より矩形関数に近い 強度分布の回折光として出射するように回折格子が形成されていることを特徴とする ホログラフィック光学素子。
[2] レーザー光を参照光及び物体光に分岐し、該物体光を、ビームの中心近傍の光透 過率が低いフィルタ一により、略ガウス関数の強度分布をもつ入射光を矩形関数に 近い強度分布に変調されたコリメート光として、感光材料に入射させ、同時に、前記 参照光を、前記物体光に対して異なる角度から、前記感光材料に入射させて、該感 光材料上に、前記物体光と参照光との干渉縞を回折格子として形成することを特徴 とするホログラフィック光学素子の製造方法。
[3] 光源からのレーザー光を、ビームスプリッタにより物体光と参照光とに分岐し、ホログ ラフィックを利用して、前記物体光が変調された情報光と前記参照光との干渉パター ンによって、ホログラフィック記録媒体に情報を記録するホログラフィック記録システム において、
前記光源と前記ビームスプリッタの間に、入射したレーザー光を、前記ビームスプリ ッタに向けて回折光として出射するホログラフィック光学素子を設けてなり、このホログ ラフィック光学素子は、略ガウス関数の強度分布をもつ入射光を、より矩形関数に近 い強度分布の回折光として出射するように回折格子が形成されていることを特徴とす るホログラフィック記録システム。
[4] 請求項 3において、前記ビームスプリッタには、前記ホログラフィック光学素子からの 回折光のうち、光軸を中心として光強度分布が略均一となる領域の回折光が入射す るようにされたことを特徴とするホログラフィック記録システム。
[5] 請求項 4において、前記ホログラフィック光学素子とビームスプリッタの間の回折光、 該ビームスプリツターから前記ホログラフィック記録媒体の間の前記物体光及びこれ を変調した情報光並びに前記参照光は、光強度分布が略均一であることを特徴とす るホログラフィック記録システム。
[6] 請求項 3乃至 5のいずれかにおいて、干渉パターンが記録されたホログラフィック記 録媒体に対して、前記物体光又は参照光が照射可能とされ、且つ、該照射によりホ ログラフィック記録媒体から出射される再生光を読み出す再生装置を備えたことを特 徴とするホログラフィック記録システム。
予め干渉パターンによって情報が記録されたホログラフィック記録媒体に、光源から の、略ガウス関数の強度分布をもつレーザー光を参照光として照射し、前記干渉バタ ーンによる回折光を形成させ、前記情報を再生するホログラフィック再生システムに おいて、
前記光源から前記ホログラフィック記録媒体に至る参照光の光路上に、前記光源か ら入射するレーザー光を、前記略ガウス関数の強度分布よりも矩形関数に近い強度 分布の回折光とする回折格子が形成されているホログラフィック光学素子を配置した ことを特徴とするホログラフィック再生システム。
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