WO2014208283A1 - ホログラム記録用の光学モジュールおよびホログラム記録装置 - Google Patents

ホログラム記録用の光学モジュールおよびホログラム記録装置 Download PDF

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    • G11B7/08547—Arrangements for positioning the light beam only without moving the head, e.g. using static electro-optical elements
    • G11B7/08564—Arrangements for positioning the light beam only without moving the head, e.g. using static electro-optical elements using galvanomirrors

Definitions

  • the present invention relates to a hologram recording technique for recording information on a recording medium using holography.
  • a storage device using holography is a promising candidate for a next-generation storage device because it has a higher recording density than a conventional magnetic recording device.
  • Patent Document 1 discloses that a recording medium is irradiated with signal light and reference light by separate optical systems, and the signal light and reference are recorded on the recording medium.
  • An apparatus for recording optical information by causing interference with light is disclosed.
  • the optical axes of the signal light lens and the reference light lens are set so as to be inclined rather than perpendicular to the recording medium.
  • This apparatus records a plurality of page data on the same part of the recording medium by changing the relative angle between the signal light and the reference light by changing the incident angle of the reference light to the recording medium, so-called angle multiplexing.
  • the recording density is increased by recording.
  • the present invention has been made to solve these problems, and is a technique for recording a hologram by irradiating a recording medium with signal light and reference light by optical systems whose optical axes are inclined with respect to the recording medium.
  • An object of the present invention is to provide a technique capable of downsizing the apparatus while suppressing a decrease in recording density.
  • the hologram recording optical module includes a holding unit that holds a recording medium capable of recording a hologram, and a first light inclined with respect to the surface of the recording medium.
  • a signal light that includes a first lens system having an axis and a lens barrel that holds the first lens system, and that condenses signal light that is generated from coherent light and is incident on the first lens system on the recording medium.
  • the signal light lens with respect to the surface comprising a lens, a second lens system having a second optical axis inclined with respect to the surface of the recording medium, and a lens barrel holding the second lens system
  • a reference light lens which is provided on the side and irradiates a portion of the recording medium on which the signal light is collected with reference light generated in advance from the coherent light and incident on the second lens system, and Includes the first lens system
  • the distance along the first optical axis from the recording medium side surface apex of the recording medium side lens to the recording medium surface is the recording medium side surface of the recording medium side lens that the second lens system includes most.
  • Both the normal of the surface at the intersection of the first optical axis and the surface of the recording medium and the first optical axis are shorter than the distance along the second optical axis from the apex to the surface of the recording medium.
  • a side view is defined by a direction view orthogonal to the reference, and a reference reference light is defined by the reference light that passes through a portion of the outermost periphery of the effective aperture of the second lens system that is farthest from the recording medium surface in the side view. Then, the signal light lens is provided on the side opposite to the second optical axis with respect to the standard reference light in a side view.
  • the optical module for hologram recording according to the second aspect is the optical module for hologram recording according to the first aspect, wherein the numerical aperture on the recording medium side of the first lens system of the signal light lens is The numerical aperture on the recording medium side of the second lens system of the reference light lens is larger.
  • the hologram recording optical module according to a third aspect is the hologram recording optical module according to the first or second aspect, wherein the signal light lens and the reference light lens include the signal light, The reference light is positioned with respect to the holding portion so that the maximum incident angles of the reference light on the recording medium are 70 degrees or less, respectively.
  • the optical module for hologram recording according to the fourth aspect is the optical module for hologram recording according to any one of the first to third aspects, and has a numerical aperture on the recording medium side of the first lens system. Is 0.71 or less, and when viewed from the side, an angle formed by the reference light passing through the outermost periphery of the effective aperture of the second lens system and the second optical axis is 18 degrees or less, and the signal light lens Of these, the angle between the straight line connecting the portion closest to the reference reference light and the intersection point with the first optical axis, and the convergence angle of the signal light defined by the numerical aperture on the recording medium side of the first lens system Is 10 degrees or less.
  • the optical module for hologram recording according to a fifth aspect is the optical module for hologram recording according to any one of the first to fourth aspects, wherein the reference reference is included in the signal light lens in a side view.
  • the angle formed between the straight line connecting the portion closest to the light and the intersection and the reference reference light after passing through the reference light lens is 2 degrees or more.
  • a hologram recording optical module is the optical module for hologram recording according to any one of the first to fifth aspects, wherein, in a side view, the reference reference of the signal light lens The angle formed by the straight line connecting the portion closest to the light and the intersection and the reference reference light after passing through the reference light lens is 8 degrees or less.
  • a hologram recording apparatus generates the signal light from the optical module for hologram recording according to any one of the first to sixth aspects, a light source that emits the coherent light, and the coherent light.
  • a hologram is recorded by causing the signal light that has passed through the first lens and the reference light that has passed through the second lens to interfere with each other in the recording medium.
  • the first light from the recording medium side surface apex of the lens on the most recording medium side included in the first lens system to the recording medium surface is also provided.
  • the distance along the axis is shorter than the distance along the second optical axis from the recording medium side surface apex of the most recording medium side lens included in the second lens system to the recording medium surface.
  • the signal light lens is provided on the side opposite to the second optical axis with respect to the standard reference light. Therefore, the signal light lens can be reduced in size while maintaining the numerical aperture of the signal light lens on the recording medium 40 side by approaching the recording medium side without mechanically interfering with the reference light. Therefore, it is possible to reduce the size of the optical module and the hologram recording apparatus including the optical module while suppressing a decrease in recording density.
  • FIG. 1 is a side block diagram illustrating an example of a schematic configuration of a hologram recording apparatus 100 according to the embodiment.
  • 2 to 4 are schematic side views showing how the signal light 12 and the reference light 14 are incident on the recording medium from the optical module 300 according to the embodiment. 2 shows Examples 1 to 4 and 7 to be described later of the lens configuration of the optical module 300,
  • FIG. 3 shows Example 5, and
  • FIG. 5 is a diagram showing various characteristics of Examples 1 to 7 in a table format.
  • the hologram recording apparatus 100 includes a light source 10 that emits coherent light 1, a signal light optical system 20, a signal light lens 23, a reference light optical system 30, a reference light lens 27, and a holding unit that holds a recording medium 40. 50 is mainly provided.
  • the hologram recording apparatus 100 records the hologram by irradiating the recording medium 40 with the reference light 14 while condensing the signal light 12, and receiving the reproduction light by irradiating the recording medium 40 with the reference light 14 during reproduction. And reproduce the hologram.
  • the recording medium 40 includes a recording layer capable of recording a hologram and is held by a holding unit 50.
  • the signal light lens 23, the reference light lens 27, and the holding unit 50 are the hologram recording optical module 300.
  • the side view refers to the optical axis 91 of the signal light lens 23 and the normal line (main normal line) 92 of the surface at the intersection 81 between the optical axis 91 and the surface of the recording medium 40. It is a direction view orthogonal to both.
  • the vertical direction is the direction of the normal line 92, and the signal light lens 23 and reference light lens 27 side is on the upper side, and the recording medium 40 side is on the lower side.
  • the coherent light 1 emitted from the light source 10 is converted into a parallel light beam by an optical system (not shown), and enters a polarization beam splitter (not shown) included in the reference light optical system 30.
  • the coherent light 1 is divided into two parallel light bundles by the polarizing beam splitter.
  • One parallel light beam is guided to the signal light optical system 20.
  • the other parallel light beam is guided as reference light 14 from the reference light optical system 30 to the reference light lens 27 and irradiated from the reference light lens 27 to the recording medium 40.
  • the light bundle is also referred to as a light beam as appropriate.
  • a spatial light modulator (SLM: Spatial Light Modulator) included in the signal light optical system 20 spatially converts the parallel light flux of the coherent light 1 guided to the signal light optical system 20 according to the page data to be recorded. To generate the signal light 12.
  • the signal light 12 enters the signal light lens 23 as a spatially modulated parallel light beam.
  • the signal light lens 23 includes a lens system (“first lens system”) 22 including a plurality of lenses, and a lens barrel 21 that holds the lens system 22.
  • the lens system 22 has an optical axis (“first optical axis”) 91 that is inclined with respect to the surface of the recording medium 40.
  • the signal light lens 23 condenses on the recording layer of the recording medium 40 the signal light 12 that is generated in advance from the coherent light 1 by the signal light optical system 20 and enters the lens system 22 as a parallel light bundle.
  • the reference light optical system 30 generates the other parallel light bundle of the coherent light 1 divided into two by the polarization beam splitter as the reference light 14 and enters a part of the reference light lens 27.
  • the reference light 14 is positioned corresponding to each data page on the lens surface of the second lens system 26 of the reference light lens 27 by a scanning unit (not shown) such as a galvanometer mirror provided in the reference light optical system 30. Scanned.
  • the reference light lens 27 includes a lens system (“second lens system”) 26 including a plurality of lenses and a lens barrel 29 that holds the lens system 26.
  • the lens system 26 has an optical axis (“second optical axis”) 96 that is inclined with respect to the surface of the recording medium 40.
  • the reference light lens 27 is provided on the same side as the signal light lens 23 with respect to the surface of the recording medium 40.
  • the reference light lens 27 is generated in advance from the coherent light 1 by the reference light optical system 30 and enters the lens system 26 according to the position of the reference light 14 scanned on the lens surface of the lens system 26. It deflects and irradiates the portion of the recording medium 40 where the signal light 12 is collected. Thereby, the signal light 12 and the reference light 14 interfere with each other in the recording layer of the recording medium 40 and are recorded as a hologram corresponding to the page data.
  • the polarization state of the polarizing beam splitter is changed, and the coherent light 1 is not guided to the signal light optical system 20 side. Accordingly, the signal light optical system 20 and the signal light lens 23 do not irradiate the signal light 12, and only the reference light optical system 30 and the reference light lens 27 irradiate the recording medium 40 with the reference light.
  • Information recorded on the recording medium 40 is reproduced from the recording medium 40 by irradiation of the reference light, and the signal light 12 at the time of recording is reproduced as reproduction light and guided to an imaging element (not shown) provided in the signal light optical system 20. Is read out.
  • the signal light 12 that has entered the lens system 22 of the signal light lens 23 as a parallel beam is an intersection 81 portion between the surface of the recording medium 40 and the optical axis 91 of the lens system 22 (more precisely, the recording medium of the lens system 22).
  • the focal point on the 40 side is focused on the portion of the recording medium 40 that has entered the recording layer.
  • the light bundle S1 is a light bundle incident on the surface of the recording medium 40 at the largest incident angle among the most off-axis light bundles of the respective light bundles.
  • the light beam S3 is the most off-axis light beam that passes through an optical path symmetrical to the light beam S1 with respect to the optical axis 91.
  • the light beam S2 is an axial light beam.
  • the optical path closer to the recording medium 40 than the lens system 22 of the light bundles S1 and S3 is defined by the numerical aperture NA of the lens system 22 on the recording medium 40 side.
  • reference lights 14a to 14c when the reference light 14 is scanned at three different positions on the lens surface are shown.
  • the reference light 14a is the reference light 14 that passes through the portion closest to the surface of the recording medium 40 in the outermost periphery of the effective aperture of the lens system 26 in a side view.
  • the reference light 14b is the reference light 14 that passes on the optical axis 96 of the lens system 26 in a side view.
  • the reference light 14c is the reference light 14 that passes through a portion of the outermost periphery of the effective aperture of the lens system 26 that is farthest from the surface of the recording medium 40 in a side view.
  • the reference light 14c is also referred to as a standard reference light.
  • the optical paths of the reference beams 14a and 14c are defined by the numerical aperture on the recording medium 40 side of the lens system 26.
  • the angle ⁇ 1 is an angle formed between the normal 92 and the optical axis 91 of the lens system 22 of the signal light lens 23.
  • the angle ⁇ 2 is an angle formed by the optical axis 91 and the light bundle S1 (S3), and is a convergence angle of the signal light 12 defined by the numerical aperture NA of the lens system 22 on the recording medium 40 side.
  • the angle formed by the light incident on the outermost periphery of the effective aperture among the light incident parallel to the optical axis of the lens and the optical axis after passing through the lens is also referred to as “convergence angle (convergence angle)”.
  • the angle ⁇ 3 is an angle formed between the normal 92 and the optical axis 96 of the lens system 26 of the reference light lens 27.
  • the angle ⁇ 4 is an angle formed by the optical axis 96 of the reference light 14 (that is, reference light 14a, 14c) that has passed through the outermost periphery of the effective aperture of the lens system 26 of the reference light lens 27, and the recording medium 40 of the lens system 26. It is defined by the numerical aperture on the side.
  • the angle ⁇ 5 is an incident angle of the light beam S1 to the recording medium 40, and is a maximum incident angle of the signal light 12 to the recording medium 40.
  • the angle ⁇ 6 is an incident angle of the reference light 14a to the recording medium 40, and is a maximum incident angle of the reference light 14 to the recording medium 40.
  • the distance H (L) of the signal light lens 23 is the surface vertex on the recording medium 40 side of the lens closest to the recording medium 40 included in the lens system 22 (26) (also referred to as “recording medium side surface vertex”). ) A distance along the optical axis 91 (96) from the surface 25 (28) to the surface of the recording medium 40 (also referred to as “distance on the optical axis”). The distance H is shorter than the distance L.
  • the angles ⁇ 1 to ⁇ 4 satisfy the formula (1). That is, the signal light lens 23 is provided on the side opposite to the second optical axis of the reference light lens 27 with respect to the standard reference light 14c in a side view. Further, the angle ⁇ is equal to or larger than the angle ⁇ 2.
  • the numerical aperture NA on the recording medium 40 side of the lens system 22 of the signal light lens 23 is preferably set larger than the numerical aperture on the recording medium 40 side of the lens system 26 of the reference light lens 27.
  • the angles ⁇ 5 and ⁇ 6 preferably satisfy the expression (2). That is, the signal light lens 23 and the reference light are set so that the maximum incident angle of the signal light 12 to the recording medium 40 and the maximum incident angle of the reference light 14 to the recording medium 40 are preferably 70 degrees or less, respectively.
  • the lens 27 is positioned with respect to the holding unit 50.
  • the angle ⁇ 4 formed by the reference light 14 passing through the peripheral portion of the effective aperture of the lens system 26 of the reference light lens 27 and the optical axis 96 is set to 18 degrees or less, and the recording of the lens system 22 of the signal light lens 23 is performed.
  • the numerical aperture NA on the medium 40 side is set to 0.71 or less.
  • the angle ⁇ and the angle ⁇ 2 preferably satisfy the expression (3). That is, the difference between the angle ⁇ and the angle ⁇ 2 is preferably set to 10 degrees or less.
  • the angle ⁇ is an angle formed by a straight line connecting the intersection point 81 with a portion (also referred to as an “edge portion”) 24 of the signal light lens 23 that is closest to the reference reference light 14 c and the optical axis 91.
  • angles ⁇ 1, ⁇ 3, ⁇ 4, and ⁇ preferably satisfy the formula (4). Further, the angles ⁇ 1, ⁇ 3, ⁇ 4, and ⁇ preferably satisfy the expression (5). In addition, the angles ⁇ 1, ⁇ 3, ⁇ 4, and ⁇ more preferably satisfy Expression (6). That is, the angle formed between the straight line connecting the portion 24 of the signal light lens 23 closest to the standard reference light 14c and the intersection 81 and the standard reference light 14c (more precisely, the principal ray of the standard reference light 14c) is Preferably it is set to 2 degrees or more. The angle is preferably set to 8 degrees or less. More preferably, the angle is set to 2 degrees or more and 8 degrees or less.
  • the numerical apertures NA of Examples 1 to 7 of the signal light lens 23 and the reference light lens 27 of the optical module 300 according to this embodiment are 0.7, 0,. 68, 0.7, 0.68, 0.7, 0.7, 0.71.
  • the lens system 22 of the signal light lens 23 protrudes from the end surface of the barrel 21 on the recording medium 40 side to the recording medium 40 side. Further, the portion 24 of the signal light lens 23 that is closest to the reference light 14 c is a part of the lens closest to the recording medium 40 included in the lens system 22. In the fifth embodiment, the lens system 22 protrudes to the recording medium 40 side from the end surface of the lens barrel 21 on the recording medium 40 side, but the portion 24 of the signal light lens 23 that is closest to the reference light 14c is a mirror. This is a part of the end of the cylinder 21 closest to the recording medium 40.
  • the lens system 22 is accommodated in the internal space of the lens barrel 21 and does not protrude from the lens barrel 21.
  • the portion 24 of the signal light lens 23 closest to the reference light 14c is a part of the end portion of the lens barrel 21 closest to the recording medium 40.
  • the distance H of the signal light lens 23 with respect to the lens system 22 is shorter than the distance L of the reference light lens 27 with respect to the lens system 26.
  • the distances H in Examples 1 to 4 and 7 are set to 10.45 mm, 10.78 mm, 13.45 mm, 11.45 mm, and 11.45 mm, respectively.
  • the numerical aperture on the recording medium 40 side of the signal light lens 23 can be further increased.
  • the surface vertex on the recording medium 40 side of the lens included in the holding unit 50 and the lens system 22 on the most recording medium 40 side is an optical axis 96 from the surface vertex 28 on the recording medium 40 side of the lens included in the lens system 26 to the surface of the recording medium 40. Shorter than the distance L along.
  • the signal light lens 23 is provided on the side opposite to the optical axis 96 with respect to the reference light 14c.
  • the signal light lens 23 can be reduced in size while maintaining the numerical aperture on the recording medium 40 side of the signal light lens 23 by bringing the signal light lens 23 closer to the recording medium 40 side without causing mechanical interference with the reference light 14. I can do it. Therefore, the optical module 300 and the hologram recording apparatus 100 including the optical module 300 can be reduced in size while suppressing a decrease in recording density.
  • the numerical aperture on the recording medium 40 side of the lens system 22 of the signal light lens 23 is larger than the numerical aperture on the recording medium 40 side of the lens system 26 of the reference light lens 27. Since it is large, the numerical aperture of the signal light lens 23 on the recording medium 40 side can be increased while suppressing the increase in size of the optical module 300. Thereby, the recording density can be further increased.
  • the signal light lens 23 and the reference light lens 27 have the maximum incident angles ⁇ 5 and ⁇ 6 of the signal light 12 and the reference light 14 with respect to the recording medium 40, respectively. It is positioned with respect to the holding part 50 so as to be 70 degrees or less. Therefore, reflection of the signal light 12 and the reference light 14 on the surface of the recording medium 40 can be suppressed, and the recording efficiency can be improved.
  • the straight line connecting the portion 24 of the signal light lens 23 closest to the reference light 14c and the intersection 81 between the optical axis 91 and the surface of the recording medium 40 is the optical axis 91.
  • the convergence angle ⁇ 2 of the signal light 12 defined by the numerical aperture NA on the recording medium 40 side of the lens system 22 is 10 degrees or less. Therefore, the signal light lens 23 can be further downsized.
  • the angle formed by 14c is 2 degrees or more. Therefore, mechanical interference between the reference light 14 and the signal light lens 23 due to an attachment error or the like can be suppressed.
  • the angle formed between the straight line connecting the portion 24 of the signal light lens 23 and the intersection 81 and the reference light 14c is 8 degrees or less. Therefore, since the signal light lens 23 can be brought closer to the reference light lens 27, the optical module 300 can be further downsized.
  • Optical module 1 Coherent light 10
  • Light source 12 Signal light 14, 14a, 14b Reference light 14c Reference light (standard reference light) 20
  • signal light optical system 30 reference light optical system 23 signal light lens 22 lens system (first lens system) 27 Reference light lens 26
  • Recording medium 50 Holding portion 91 Optical axis (first optical axis) 92 Normal 96 Optical axis (second optical axis) S1-S3 Ray bundle

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Head (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

　ホログラムの記録密度の低下を抑制しつつ、装置を小型化することを図る。該目的を達成するために、ホログラム記録用の光学モジュールは、記録媒体を保持する保持部と、第１レンズ系と、第１レンズ系を保持する鏡筒とを備え、第１レンズ系に入射する信号光を記録媒体に集光する信号光レンズと、第２レンズ系と、第２レンズ系を保持する鏡筒とを備え、第２レンズ系に入射する参照光を記録媒体のうち信号光が集光される部分に照射する参照光レンズとを備える。そして、第１レンズ系が含む最も記録媒体側のレンズの記録媒体側面頂点から記録媒体表面までの第１光軸に沿った距離が、第２レンズ系が含む最も記録媒体側のレンズの記録媒体側面頂点から記録媒体表面までの第２光軸に沿った距離よりも短く、信号光レンズは、基準参照光に対して第２光軸と反対側に設けられている。

Description

ホログラム記録用の光学モジュールおよびホログラム記録装置
　本発明は、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ム記録技術に関する。
　近年、ホログラフィを利用したストレージデバイスの開発が進められている。ホログラフィを利用したストレージデバイスでは、従来の磁気記録式のデバイスより高い記録密度が得られるため次世代ストレージデバイスの有力な候補となっている。
　ホログラフィを利用したストレージデバイスに光情報を記録再生可能な記録再生装置として、特許文献１には、信号光と参照光とを別々の光学系で記録媒体に照射し、記録媒体において信号光と参照光とを干渉させて光情報を記録する装置が開示されている。この装置では、参照光との機械的干渉をさけるために信号光レンズと参照光レンズとのそれぞれの光軸が、記録媒体に対し垂直ではなく傾けて設定されている。そして、この装置は、記録媒体への参照光の入射角度を変化させて信号光と参照光との相対角度を変化させることにより記録媒体の同一部分に複数のページデータを記録する、いわゆる角度多重記録によって、記録密度の増大を図っている。
特開２０１０－１０８５６６号公報
　しかしながら、特許文献１の装置には、各レンズの互いの機械的な干渉や、一方のレンズが照射する光線束への他方のレンズの機械的な干渉を避けるために、各レンズおよび記録媒体を保持する部品の相互の間隔が広く設定されている。このため、装置が大きくなるといった問題がある。
　本発明は、こうした問題を解決するためになされたもので、記録媒体に対して互いに光軸が傾いた各光学系で信号光と参照光とを記録媒体に照射してホログラムを記録する技術において、記録密度の低下を抑制しつつ、装置を小型化できる技術を提供することを目的とする。
　上記の課題を解決するために、第１の態様に係るホログラム記録用の光学モジュールは、ホログラムを記録可能な記録媒体を保持する保持部と、前記記録媒体の表面に対して傾いた第１光軸を有する第１レンズ系と、前記第１レンズ系を保持する鏡筒とを備え、予めコヒーレント光から生成されて前記第１レンズ系に入射する信号光を前記記録媒体に集光する信号光レンズと、前記記録媒体の表面に対して傾いた第２光軸を有する第２レンズ系と、前記第２レンズ系を保持する鏡筒とを備えて前記表面に対して前記信号光レンズと同じ側に設けられ、予め前記コヒーレント光から生成されて前記第２レンズ系に入射する参照光を前記記録媒体のうち前記信号光が集光される部分に照射する参照光レンズと、を備え、前記第１レンズ系が含む最も前記記録媒体側のレンズの前記記録媒体側面頂点から前記記録媒体表面までの前記第１光軸に沿った距離が、前記第２レンズ系が含む最も前記記録媒体側のレンズの前記記録媒体側面頂点から前記記録媒体表面までの前記第２光軸に沿った距離よりも短く、前記第１光軸と前記記録媒体の表面との交点における当該表面の法線と前記第１光軸との双方に直交する方向視によって側面視を定義し、側面視において、前記第２レンズ系の有効口径の最周辺のうち前記記録媒体表面から最も離れた部分を通過する前記参照光によって基準参照光を定義したとき、前記信号光レンズは、側面視において、前記基準参照光に対して前記第２光軸と反対側に設けられている。
　第２の態様に係るホログラム記録用の光学モジュールは、第１の態様に係るホログラム記録用の光学モジュールであって、前記信号光レンズの前記第１レンズ系の前記記録媒体側の開口数が、前記参照光レンズの前記第２レンズ系の前記記録媒体側の開口数よりも大きい。
　第３の態様に係るホログラム記録用の光学モジュールは、第１または第２の態様に係るホログラム記録用の光学モジュールであって、前記信号光レンズと前記参照光レンズとは、前記信号光と前記参照光とのそれぞれの前記記録媒体への最大入射角がそれぞれ７０度以下となるように前記保持部に対して位置決めされている。
　第４の態様に係るホログラム記録用の光学モジュールは、第１から第３の何れか１つの態様に係るホログラム記録用の光学モジュールであって、前記第１レンズ系の前記記録媒体側の開口数が０．７１以下であり、側面視において、前記第２レンズ系の有効口径の最周辺を通過した前記参照光が前記第２光軸となす角度が１８度以下であり、前記信号光レンズのうち前記基準参照光に最も近い部分と前記交点とを結ぶ直線が前記第１光軸となす角度と、前記第１レンズ系の前記記録媒体側の開口数によって規定される前記信号光の収束角との差が、１０度以下である。
　第５の態様に係るホログラム記録用の光学モジュールは、第１から第４の何れか１つの態様に係るホログラム記録用の光学モジュールであって、側面視において、前記信号光レンズのうち前記基準参照光に最も近い部分と前記交点とを結ぶ直線と、前記参照光レンズを通過後の前記基準参照光とがなす角度が２度以上である。
　第６の態様に係るホログラム記録用の光学モジュールは、第１から第５の何れか１つの態様に係るホログラム記録用の光学モジュールであって、側面視において、前記信号光レンズのうち前記基準参照光に最も近い部分と前記交点とを結ぶ直線と、前記参照光レンズを通過後の前記基準参照光とがなす角度が８度以下である。
　第７の態様に係るホログラム記録装置は、第１から第６の何れか１つの態様に係るホログラム記録用の光学モジュールと、前記コヒーレント光を射出する光源と、前記コヒーレント光から前記信号光を生成して前記信号光レンズの前記第１レンズに導く信号光光学系と、前記コヒーレント光から前記参照光を生成して前記参照光レンズの前記第２レンズに導く参照光光学系と、を備え、前記第１レンズを通過した前記信号光と、前記第２レンズを通過した前記参照光とを前記記録媒体において干渉させることによりホログラムを記録する。
　第１から第７の何れの態様に係る発明によっても、記録媒体を保持する保持部と、第１レンズ系が含む最も記録媒体側のレンズの記録媒体側面頂点から記録媒体表面までの第１光軸に沿った距離が、第２レンズ系が含む最も記録媒体側のレンズの記録媒体側面頂点から記録媒体表面までの第２光軸に沿った距離よりも短い。そして、信号光レンズは、基準参照光に対して第２光軸と反対側に設けられている。従って、信号光レンズが参照光と機械的に干渉することなく記録媒体側に近づくことにより、信号光レンズの記録媒体４０側の開口数を維持しつつ信号光レンズを小型化出来る。従って、記録密度の低下を抑制しつつ、光学モジュールおよび光学モジュールを備えたホログラム記録装置を小型化することができる。
実施形態に係るホログラム記録装置の概略構成の一例を示す側面ブロック図である。 実施形態に係る光学モジュールから信号光と参照光とが記録媒体へ入射する様子を示す側面模式図である。 実施形態に係る光学モジュールから信号光と参照光とが記録媒体へ入射する様子を示す側面模式図である。 実施形態に係る光学モジュールから信号光と参照光とが記録媒体へ入射する様子を示す側面模式図である。 光学モジュールのレンズの各実施例の諸特性を表形式で示す図である。
　以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図面では同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付され、下記説明では重複説明が省略される。
　＜実施形態＞
　＜ホログラム記録装置の構成＞
　図１は、実施形態に係るホログラム記録装置１００の概略構成の一例を示す側面ブロック図である。図２～図４は、実施形態に係る光学モジュール３００から信号光１２と参照光１４とが記録媒体へ入射する様子を示す側面模式図である。また、図２は、光学モジュール３００のレンズ構成の後述する実施例１～４、７を示し、図３は、実施例５を示し、図４は、実施例６を示している。図５は、実施例１～７の諸特性を表形式で示す図である。
　ホログラム記録装置１００は、コヒーレント光１を射出する光源１０と、信号光光学系２０と、信号光レンズ２３と、参照光光学系３０と、参照光レンズ２７と、記録媒体４０を保持する保持部５０とを主に備えて構成されている。ホログラム記録装置１００は、記録媒体４０に対して信号光１２を集光させながら参照光１４を照射してホログラムを記録するとともに、再生時には参照光１４を記録媒体４０に照射して再生光を受光し、ホログラムを再生する。記録媒体４０は、ホログラムを記録可能な記録層を備えて構成されており、保持部５０によって保持されている。なお、信号光レンズ２３と参照光レンズ２７と保持部５０とは、ホログラム記録用の光学モジュール３００である。
　ここで、本実施形態に説明において、側面視とは、信号光レンズ２３の光軸９１と、光軸９１と記録媒体４０の表面との交点８１における当該表面の法線（主法線）９２との双方に直交する方向視である。また、上下方向は、法線９２の方向であり、信号光レンズ２３、参照光レンズ２７側が上で、記録媒体４０側が下である。
　光源１０から射出されたコヒーレント光１は、図示省略の光学系により平行光線束に変換されて、参照光光学系３０が備える図示省略の偏光ビームスプリッタに入射する。記録時には、コヒーレント光１は、上記偏光ビームスプリッタにより２つの平行光線束に分けられる。一方の平行光線束は、信号光光学系２０に導かれる。他方の平行光線束は、参照光１４として参照光光学系３０から参照光レンズ２７に導かれ、参照光レンズ２７から記録媒体４０へ照射される。なお、光線束は、適宜、光束とも称される。
　信号光光学系２０が備える図示省略の空間光変調素子（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）は、信号光光学系２０に導かれたコヒーレント光１の平行光線束を記録対象のページデータに応じて空間的に変調して信号光１２を生成する。信号光１２は、空間変調された平行光線束として信号光レンズ２３に入射する。
　信号光レンズ２３は、複数のレンズを備えるレンズ系（「第１レンズ系」）２２と、レンズ系２２を保持する鏡筒２１とを備えている。レンズ系２２は、記録媒体４０の表面に対して傾いた光軸（「第１光軸」）９１を有している。信号光レンズ２３は、信号光光学系２０によってコヒーレント光１から予め生成されて、平行光線束としてレンズ系２２に入射する信号光１２を記録媒体４０の記録層に集光する。
　参照光光学系３０は、上記偏光ビームスプリッタにより２つに分けたコヒーレント光１の他方の平行光線束を参照光１４として生成し参照光レンズ２７の一部に入射する。この際、参照光１４は、参照光光学系３０に設けられたガルバノミラー等の図示省略の走査部によって、参照光レンズ２７の第２レンズ系２６のレンズ面において、各データページに対応した位置に走査される。
　参照光レンズ２７は、複数のレンズを備えるレンズ系（「第２レンズ系」）２６と、レンズ系２６を保持する鏡筒２９とを備えている。レンズ系２６は、記録媒体４０の表面に対して傾いた光軸（「第２光軸」）９６を有している。また、参照光レンズ２７は、記録媒体４０の表面に対して信号光レンズ２３と同じ側に設けられている。参照光レンズ２７は、参照光光学系３０によってコヒーレント光１から予め生成されてレンズ系２６に入射する参照光１４を、レンズ系２６のレンズ面上で走査される参照光１４の位置に応じて偏向し、記録媒体４０のうち信号光１２が集光される部分に照射する。これにより、信号光１２と参照光１４とは、記録媒体４０の記録層において干渉し、ページデータに対応したホログラムとして記録される。
　再生時には、上記偏光ビームスプリッタの偏光状態が変更され、コヒーレント光１は、信号光光学系２０側に導かれない。これにより、信号光光学系２０、信号光レンズ２３は信号光１２を照射せず、参照光光学系３０、参照光レンズ２７のみが参照光を記録媒体４０に照射する。参照光の照射により記録媒体４０からは、記録時の信号光１２が再生光として再生されて信号光光学系２０に設けられた図示省略の撮像素子に導かれ、記録媒体４０に記録された情報の読出しが行われる。
　＜光学モジュールについて＞
　次に、図２を参照して、光学モジュール３００について説明する。信号光レンズ２３のレンズ系２２に平行光線束として入射した信号光１２は、記録媒体４０の表面とレンズ系２２の光軸９１との交点８１部分（より正確には、レンズ系２２の記録媒体４０側の焦点が、記録媒体４０の記録層に入り込んだ部分）に集光される。
　平行光線束としてレンズ系２２に入射した信号光１２が含む各光線束のうち光線束Ｓ１～Ｓ３が例示されている。光線束Ｓ１は、当該各光線束の最軸外光線束のうち最も大きな入射角で記録媒体４０表面に入射する光線束である。光線束Ｓ３は、光軸９１に対して光線束Ｓ１に対称な光路を通る最軸外光線束である。また、光線束Ｓ２は、軸上光線束である。光線束Ｓ１、Ｓ３のレンズ系２２よりも記録媒体４０側の光路は、レンズ系２２の記録媒体４０側の開口数ＮＡによって規定されている。
　参照光レンズ２７のレンズ系２６に入射した参照光１４の例として、参照光１４がレンズ面の互い異なる３つの位置に走査されたときの参照光１４ａ～１４ｃが示されている。参照光１４ａは、側面視において、レンズ系２６の有効口径の最周辺のうち記録媒体４０の表面から最も近い部分を通過する参照光１４である。参照光１４ｂは、側面視において、レンズ系２６の光軸９６上を通過する参照光１４である。参照光１４ｃは、側面視において、レンズ系２６の有効口径の最周辺のうち記録媒体４０の表面から最も離れた部分を通過する参照光１４である。参照光１４ｃは、基準参照光とも称される。参照光１４ａ、１４ｃの光路は、レンズ系２６の記録媒体４０側の開口数によって規定されている。
　角度θ１は、法線９２と信号光レンズ２３のレンズ系２２の光軸９１とがなす角度である。角度θ２は、光軸９１と光線束Ｓ１（Ｓ３）とがなす角度であり、レンズ系２２の記録媒体４０側の開口数ＮＡによって規定される信号光１２の収束角である。なお、レンズの光軸に平行に入射した光線のうち有効口径の最周辺に入射した光線がレンズを通過後に光軸となす角度を便宜上、「収束角（収束角度）」とも称する。角度θ３は、法線９２と参照光レンズ２７のレンズ系２６の光軸９６とがなす角度である。角度θ４は、参照光レンズ２７のレンズ系２６の有効口径の最周辺を通過した参照光１４（すなわち、参照光１４ａ、１４ｃ）が光軸９６となす角度であり、レンズ系２６の記録媒体４０側の開口数により規定される。角度θ５は、光線束Ｓ１の記録媒体４０への入射角であり、信号光１２の記録媒体４０への最大入射角である。角度θ６は、参照光１４ａの記録媒体４０への入射角であり、参照光１４の記録媒体４０への最大入射角である。
　信号光レンズ２３（参照光レンズ２７）の距離Ｈ（Ｌ）は、レンズ系２２（２６）が含む最も記録媒体４０側のレンズの記録媒体４０側の面頂点（「記録媒体側面頂点」とも称する）２５（２８）から記録媒体４０表面までの光軸９１（９６）に沿った距離（「光軸上距離」とも称する）である。そして、距離Ｈは、距離Ｌよりも短い。
　角度θ１～θ４は、式（１）を満足している。すなわち、信号光レンズ２３は、側面視において、基準参照光１４ｃに対して参照光レンズ２７の第２光軸と反対側に設けられている。また、角度αは、角度θ２以上である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　信号光レンズ２３のレンズ系２２の記録媒体４０側の開口数ＮＡは、好ましくは、参照光レンズ２７のレンズ系２６の記録媒体４０側の開口数よりも大きく設定される。
　角度θ５、θ６は、好ましくは、式（２）を満足する。すなわち、信号光１２の記録媒体４０への最大入射角と、参照光１４の記録媒体４０への最大入射角とが、好ましくは、それぞれ７０度以下となるように、信号光レンズ２３と参照光レンズ２７とが保持部５０に対してそれぞれ位置決めされる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　好ましくは、参照光レンズ２７のレンズ系２６の有効口径の周辺部を通過した参照光１４が光軸９６となす角度θ４は、１８度以下に設定され、信号光レンズ２３のレンズ系２２の記録媒体４０側の開口数ＮＡは、０．７１以下に設定される。
　この場合において、角度αと角度θ２とは、好ましくは、式（３）を満足する。すなわち、角度αと角度θ２との差は、好ましくは１０度以下に設定される。なお、角度αは、信号光レンズ２３のうち基準参照光１４ｃに最も近い部分（「エッジ部」とも称する）２４と交点８１とを結ぶ直線が光軸９１となす角度である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　角度θ１、θ３、θ４、αは、好ましくは、式（４）を満足する。また、角度θ１、θ３、θ４、αは、好ましくは、式（５）を満足する。また、角度θ１、θ３、θ４、αは、より好ましくは、式（６）を満足する。すなわち、信号光レンズ２３のうち基準参照光１４ｃに最も近い部分２４と交点８１とを結ぶ直線と、基準参照光１４ｃ（より正確には、基準参照光１４ｃの主光線）とがなす角度は、好ましくは２度以上に設定される。また、当該角度は、好ましくは、８度以下に設定される。また、より好ましくは、当該角度は、２度以上、かつ、８度以下に設定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　図２～図５に示されるように、本実施形態に係る光学モジュール３００の信号光レンズ２３および参照光レンズ２７の実施例１～実施例７の開口数ＮＡは、それぞれ０．７、０．６８、０．７、０．６８、０．７、０．７、０．７１に設定されている。
　実施例１～４、７においては、信号光レンズ２３のレンズ系２２は、鏡筒２１の記録媒体４０側の端面よりも記録媒体４０側に飛び出している。また、信号光レンズ２３のうち参照光１４ｃに最も近い部分２４は、レンズ系２２が含む最も記録媒体４０側のレンズの一部である。実施例５においては、レンズ系２２は、鏡筒２１の記録媒体４０側の端面よりも記録媒体４０側に飛び出しているが、信号光レンズ２３のうち参照光１４ｃに最も近い部分２４は、鏡筒２１の最も記録媒体４０側の端部の一部である。また、実施例６においては、レンズ系２２は鏡筒２１の内部空間に収容されており、鏡筒２１から飛び出していない。また、信号光レンズ２３のうち参照光１４ｃに最も近い部分２４は、鏡筒２１の最も記録媒体４０側の端部の一部である。
　実施例１～７の何れにおいても、信号光レンズ２３のレンズ系２２についての距離Ｈは参照光レンズ２７のレンズ系２６についての距離Ｌよりも短い。なお、実施例１～４、７における距離Ｈは、それぞれ１０．４５ｍｍ、１０．７８ｍｍ、１３．４５ｍｍ、１１．４５ｍｍ、１１．４５ｍｍに設定されている。これにより、光学モジュール３００においては、信号光レンズ２３の記録媒体４０側の開口数をより大きくすることができる。
　以上のように構成された本実施形態に係る光学モジュール３００およびホログラム記録装置１００の何れによっても、保持部５０と、レンズ系２２が含む最も記録媒体４０側のレンズの記録媒体４０側の面頂点２５から記録媒体４０表面までの光軸９１に沿った距離Ｈが、レンズ系２６が含む最も記録媒体４０側のレンズの記録媒体４０側の面頂点２８から記録媒体４０表面までの光軸９６に沿った距離Ｌよりも短い。そして、信号光レンズ２３は、参照光１４ｃに対して光軸９６と反対側に設けられている。従って、信号光レンズ２３を参照光１４と機械的に干渉させることなく記録媒体４０側に近づけることにより、信号光レンズ２３の記録媒体４０側の開口数を維持しつつ信号光レンズ２３を小型化出来る。従って、記録密度の低下を抑制しつつ、光学モジュール３００および光学モジュール３００を備えたホログラム記録装置１００を小型化することができる。
　また、本実施形態に係る光学モジュール３００によれば、信号光レンズ２３のレンズ系２２の記録媒体４０側の開口数が、参照光レンズ２７のレンズ系２６の記録媒体４０側の開口数よりも大きいので、光学モジュール３００の大形化を抑制しつつ、信号光レンズ２３の記録媒体４０側の開口数を上げることが出来る。これにより、記録密度をさらに上げることができる。
　また、本実施形態に係る光学モジュール３００によれば、信号光レンズ２３と参照光レンズ２７とは、信号光１２と参照光１４とのそれぞれの記録媒体４０への最大入射角θ５、θ６がそれぞれ７０度以下となるように保持部５０に対して位置決めされている。従って、信号光１２および参照光１４の記録媒体４０表面での反射を抑制し、記録効率を向上させることができる。
　また、本実施形態に係る光学モジュール３００によれば、信号光レンズ２３のうち参照光１４ｃに最も近い部分２４と、光軸９１と記録媒体４０表面との交点８１とを結ぶ直線が光軸９１となす角度αと、レンズ系２２の記録媒体４０側の開口数ＮＡによって規定される信号光１２の収束角θ２との差が、１０度以下である。従って、信号光レンズ２３をより小型化できる。
　また、本実施形態に係る光学モジュール３００によれば、信号光レンズ２３のうち参照光１４ｃに最も近い部分２４と、光軸９１と記録媒体４０表面との交点８１とを結ぶ直線と、参照光１４ｃとがなす角度が２度以上である。従って、取付誤差等による参照光１４と信号光レンズ２３の機械的な干渉を抑制できる。
　また、本実施形態に係る光学モジュール３００によれば、信号光レンズ２３の部分２４と交点８１とを結ぶ直線と、参照光１４ｃとがなす角度が８度以下である。従って、信号光レンズ２３を参照光レンズ２７により近づけることができるので、光学モジュール３００をさらに小型化できる。
　１００　ホログラム記録装置
　３００　光学モジュール
　１　コヒーレント光
　１０　光源
　１２　信号光
　１４，１４ａ，１４ｂ　参照光
　１４ｃ　参照光（基準参照光）
　２０　信号光光学系
　３０　参照光光学系
　２３　信号光レンズ
　２２　レンズ系（第１レンズ系）
　２７　参照光レンズ
　２６　レンズ系（第２レンズ系）
　４０　記録媒体
　５０　保持部
　９１　光軸（第１光軸）
　９２　法線
　９６　光軸（第２光軸）
　Ｓ１～Ｓ３　光線束

Claims (7)

  1. 　ホログラムを記録可能な記録媒体を保持する保持部と、
    　前記記録媒体の表面に対して傾いた第１光軸を有する第１レンズ系と、前記第１レンズ系を保持する鏡筒とを備え、予めコヒーレント光から生成されて前記第１レンズ系に入射する信号光を前記記録媒体に集光する信号光レンズと、
    　前記記録媒体の表面に対して傾いた第２光軸を有する第２レンズ系と、前記第２レンズ系を保持する鏡筒とを備えて前記表面に対して前記信号光レンズと同じ側に設けられ、予め前記コヒーレント光から生成されて前記第２レンズ系に入射する参照光を前記記録媒体のうち前記信号光が集光される部分に照射する参照光レンズと、
    を備え、
    　前記第１レンズ系が含む最も前記記録媒体側のレンズの前記記録媒体側面頂点から前記記録媒体表面までの前記第１光軸に沿った距離が、前記第２レンズ系が含む最も前記記録媒体側のレンズの前記記録媒体側面頂点から前記記録媒体表面までの前記第２光軸に沿った距離よりも短く、
    　前記第１光軸と前記記録媒体の表面との交点における当該表面の法線と前記第１光軸との双方に直交する方向視によって側面視を定義し、
    　側面視において、前記第２レンズ系の有効口径の最周辺のうち前記記録媒体表面から最も離れた部分を通過する前記参照光によって基準参照光を定義したとき、
    　前記信号光レンズは、側面視において、前記基準参照光に対して前記第２光軸と反対側に設けられている、ホログラム記録用の光学モジュール。
  2. 　請求項１に記載のホログラム記録用の光学モジュールであって、
    　前記信号光レンズの前記第１レンズ系の前記記録媒体側の開口数が、前記参照光レンズの前記第２レンズ系の前記記録媒体側の開口数よりも大きい、ホログラム記録用の光学モジュール。
  3. 　請求項１または請求項２に記載のホログラム記録用の光学モジュールであって、
    　前記信号光レンズと前記参照光レンズとは、
    　前記信号光と前記参照光とのそれぞれの前記記録媒体への最大入射角がそれぞれ７０度以下となるように前記保持部に対して位置決めされている、ホログラム記録用の光学モジュール。
  4. 　請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載のホログラム記録用の光学モジュールであって、
    　前記第１レンズ系の前記記録媒体側の開口数が０．７１以下であり、
    　側面視において、
    　前記第２レンズ系の有効口径の最周辺を通過した前記参照光が前記第２光軸となす角度が１８度以下であり、
    　前記信号光レンズのうち前記基準参照光に最も近い部分と前記交点とを結ぶ直線が前記第１光軸となす角度と、前記第１レンズ系の前記記録媒体側の開口数によって規定される前記信号光の収束角との差が、１０度以下である、ホログラム記録用の光学モジュール。
  5. 　請求項１から請求項４の何れか１つの請求項に記載のホログラム記録用の光学モジュールであって、
    　側面視において、前記信号光レンズのうち前記基準参照光に最も近い部分と前記交点とを結ぶ直線と、前記参照光レンズを通過後の前記基準参照光とがなす角度が２度以上である、ホログラム記録用の光学モジュール。
  6. 　請求項１から請求項５の何れか１つの請求項に記載のホログラム記録用の光学モジュールであって、
    　側面視において、前記信号光レンズのうち前記基準参照光に最も近い部分と前記交点とを結ぶ直線と、前記参照光レンズを通過後の前記基準参照光とがなす角度が８度以下である、ホログラム記録用の光学モジュール。
  7. 　請求項１から請求項６の何れか１つの請求項に記載のホログラム記録用の光学モジュールと、
    　前記コヒーレント光を射出する光源と、
    　前記コヒーレント光から前記信号光を生成して前記信号光レンズの前記第１レンズに導く信号光光学系と、
    　前記コヒーレント光から前記参照光を生成して前記参照光レンズの前記第２レンズに導く参照光光学系と、
    を備え、
    　前記第１レンズを通過した前記信号光と、前記第２レンズを通過した前記参照光とを前記記録媒体において干渉させることによりホログラムを記録するホログラム記録装置。
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