JPH0323914B2

JPH0323914B2 -

Info

Publication number: JPH0323914B2
Application number: JP55063794A
Authority: JP
Inventors: Chiaki Kojima; Kayoko Hasegawa; Kosuke Myahara
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1980-05-14
Filing date: 1980-05-14
Publication date: 1991-03-29
Also published as: JPS56161581A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はインラインホログラムレンズの製法の
改良に係る。

ホログラムレンズとしては、インラインホログ
ラムレンズと、オフアクシスホログラムレンズと
がある。以下にこの２種類のホログラムレンズの
記録及び再生方法の原理を簡単に説明する。

先ずオフアクシスホログラムレンズについて説
明する。第１図に示す如く、ホログラム記録媒体
HRの記録面（感光面）ｒに、法線方向に対し両
側に略45゜の入射角度で即ち互いにオフアクシス
な記録物体波ビーム（球面波ビーム）Ａ及び記録
参照波ビーム（平面波又は球面波ビーム）Ｂを照
射して、干渉像から成る例えば円形又は惰円形の
オフアクシスホログラムレンズ部HL′を記録す
る。尚、ここでは記録面ｒの現像処理の説明は省
略する。又、記録物体波ビームＡは、光学レンズ
を用いて作られ、点Ｐに於て集束し、その後発散
するビームである。更に、両ビームＡ，Ｂは同一
レーザ光源よりのレーザビームから作られる。か
くして、オフアクシスホログラムレンズOX−Ｌ
が作成される。

このオフアクシスホログラムレンズOX−Ｌを
再生するには、第２図に示す如く、記録媒体HR
の記録面ｒと反対側の面から、第１図の記録参照
波ビームＢの延長上に於てビームＢと同様の再生
参照波ビームB′をオフアクシスホログラムレン
ズ部HL′に照射すれば、記録面ｒ側より点P′に集
束する再生物体波ビームA′が再生される。尚、
再生参照波ビームを第２図とは異なり、第１図の
記録参照波ビームＢと同じく記録媒体HRの記録
面ｒ側から照射すれば、第１図の記録物体波ビー
ムＡの延長上に発散する再生物体波ビームが記録
媒体HRの記録面ｒと反対側の面より再生され
る。

次にインラインホログラムレンズについて説明
する。第３図に示す如く、ホログラム記録媒体
HRの記録面ｒに、法線方向に於て各光軸が一致
又は平行する、即ち互いにインラインの記録物体
波ビーム（球面波ビームＡ）及び記録参照波ビー
ム（平面波又は球面波ビーム）Ｂを照射して、干
渉像から成るインラインホログラムレンズ部HL
を記録する。その他は第１図と同様である。かく
して、インラインホログラムレンズIN−Ｌが作
成される。

このインラインホログラムレンズIN−Ｌを再
生するには、第４図に示す如く、記録媒体HRの
記録面ｒと反対側の面から、第３図の記録参照波
ビームＢの延長上に於てビームＢと同様の再生参
照波ビームB′をインラインホログラムレンズ部
HLに照射すれば、記録面ｒ側より点P′に集束す
る再生物体波ビームA′が再生される。この場合
も、ホログラム記録媒体HRにその記録面ｒから
再生参照波ビームを照射して発散物体波ビームを
再生することができる。その他は、第２図と同様
である。

以上のようにして作られたホログラムレンズ
は、小形軽量であり、物体波ビームを作るための
マザーレンズを任意に選ぶことによつて、所望の
N.A.（ニユーメリカル・アパーチヤ）、作動距隣
を有するレンズを得ることができると共に、複製
により同じ特性のものを大量生産することができ
る。

ところで、例えば光学式信号再生装置の光学式
信号再生ヘツドに使用される対物レンズは、N.
A.のかなり大きいものが使用され、従来は顕微
鏡の対物レンズと同様の多数の組レンズから成る
光学レンズが広く用いられている。しかし、かか
る対物レンズには、小形、軽量が望めず、このた
め特にフオーカシングサーボのとき、この対物レ
ンズを上下に移動させるため、かなり大きな機械
的エネルギーを必要とし、そのサーボ装置が複
雑、大型となつてしまう。

そこで、この点から光学式信号再生ヘツドの対
物レンズとして、上述のホログラムレンズを使用
することは頗る好ましい。しかし、ホログラムレ
ンズのうちでも、オフアクシスホログラムレンズ
は次のような点で、光学式信号再生ヘツドの対物
レンズとして使用することはあまり好ましくな
い。

その１つの理由は、上述したように対物レンズ
はフオーカシングサーボにより上下に移動せしめ
られるので、再生参照波ビームも同時に上下に平
行移動させてオフアクシスホログラムレンズのレ
ンズ部に確実に照射させる必要がある。インライ
ンホログラムレンズの場合は、光軸がインライン
ホログラムレンズ部の法線に平行であればレンズ
の移動方向と再生照射波ビームの方向とが一致す
るので、このような必要はない。

その他の理由は、オフアクシスホログラムレン
ズを再生参照波ビームに対し、直交３軸の回りに
±0.5゜程度の精度を以つて夫々回動調整して、再
生物体波ビームの集束点及びその光軸が所定の位
置に来るように調整する必要があり、これは調整
が頗る面倒で、特にレンズのN.A.が大きい場合
には調整が極めて困難となる。インラインホログ
ラムレンズの場合は、このような調整の困難性は
あまりない。

以上から、光学式信号再生ヘツドの対物レンズ
としては、インラインホログラムレンズが好適な
ことが分る。

インラインホログラムレンズの記録方法につい
ては、第３図について簡単に説明したが、より具
体的に第５図を参照して説明する。ホログラム記
録媒体HRの記録面（感光面）ｒの円形の領域に
対し、法線上に於て光軸が一致する記録物体波ビ
ームＡ及び記録参照波ビームＢを照射して干渉像
からなるインラインホログラムレンズ部HLを記
録する。この場合、この両ビームＡ，Ｂはレーザ
光源LSよりのレーザビームから作つている。

記録物体波ビームＡは次のようにして作る。レ
ーザ光源LSよりのレーザビーム（平面波ビーム）
の一部を２つのビームスプリツタSP₁−SP₂を通
じてマザーレンズ（光学凸レンズ）L₁に入射せ
しめ、点Ｐ（レンズL₁の後側焦点に対応）に於て
集束しその後発散する球面波ビームを得、これを
記録物体波ビームＡとする。又、記録参照波ビー
ムＢは次のようにして作る。レーザ光源LSより
のレーザビームの一部をビームスプリツタSP₁に
て反射させ、その反射レーザビームを２つのミラ
ーM₁−M₂に反射させた後補助レンズ（光学凸レ
ンズ）L₂に入射させてその出射ビームをビーム
スプリツタSP₂上の中央の点Ｑ（レンズL₂の後側
焦点に対応）に集束せしめ、ビームスプリツタ
SP₂よりの反射拡散ビームをマザーレンズL₁に入
射せしめ、レンズL₁よりの出射ビームを記録参
照波ビーム（平行平面波ビーム）Ｂとする。

ところで、このインラインホログラムレンズ
IN−ＬのN.A.はマザーレンズL₁のN.A.に依存す
る。従つて、このインラインホログラムレンズ
IN−Ｌを上述した光学式信号再生ヘツドの対物
レンズとして使用する場合には、インラインホロ
グラムレンズIN−ＬのN.A.をかなり大きくしな
ければならず、その場合には当然レンズL₁，L₂
もN.A.の大きなものを使用しなければならない。

ところが、レンズL₁，L₂として通常の光学レ
ンズを使用すると顕微鏡の対物レンズのように多
数の組レンズから成るレンズを使用しなければな
らないが、N.A.が大きくなるとレンズL₁，L₂の
焦点は鏡筒の中に位置してしまい、第５図のイン
ラインホログラムレンズの記録方法は実現不可能
となつてしまう。

そこで、この点を解決するために、ホログラム
記録媒体に対向してビームスプリツタを設けると
共に、そのビームスプリツタの反対側に対物レン
ズとして多数の組レンズから成る光学レンズを設
け、レーザ光源よりのレーザビームをその対物レ
ンズに入射せしめ、その発散出射ビームを記録物
体波ビームとしてビームスプリツタを通じてホロ
グラム記録媒体に照射せしめると共に、レーザビ
ームを補助レンズに入射せしめて作つた記録参照
波ビームを上述のビームスプリツタにて反射させ
てホログラム記録媒体に照射せしめるようにし
た、N.A.の大きなインラインホログラムレンズ
の記録方法が提案されている（特開昭51−147339
号参照）。

しかしながら、このような記録方法では、対物
レンズよりの記録物体波ビーム（球面波ビーム）
がビームスプリツタを通過するので、収差を受け
る。これを回避するためには、特殊の対物レンズ
を使用し、このレンズによつて記録物体波ビーム
に収差補正を与えるか、又は、再生時に於ても同
様のビームスプリツタを設ける必要があり、これ
は実用上あまり好ましいものではない。

かかる点に鑑み、本出願人は先にN.A.（ニユー
メリカルアパーチヤ）の大なるインラインホログ
ラムレンズを容易に作ることのできる製法を提案
した。

以下にかかるインラインホログラムレンズの製
法の一例を第６図について説明する。互いにオフ
アクシスな記録物体波ビーム及び記録参照波ビー
ムを用いて作られた、オフアクシスホログラムレ
ンズOX−Ｌをマザーレンズ（対物レンズ）とし
て使用する。このオフアクシスホログラムレンズ
OX−Ｌの製法、特にその記録方法については第
８図で後述する。このオフアクシスホログラムレ
ンズOX−Ｌは、ガラス基板BS及びその上の感光
層（記録層）Ｋから成るホログラム記録媒体
HR₂のその感光層Ｋの中央に円形のオフアクシ
スホログラムレンズ部HL′が記録され、更に後述
の現像処理が行なわれて形成されたものである。
この場合、オフアクシスホログラムレンズOX−
Ｌは、その基板BS側から法線に対し略45゜の角度
で再生参照波ビーム（平面波又は球面波ビーム
で、ここでは平面波ビーム）を感光層Ｋのレンズ
部HL′に照射したとき、感光層Ｋ側から法線上に
光軸を有し、点Ｐで集束する再生物体波ビームを
再生するように作られている。

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、その土の感光層Ｋとから構成されてい
る。

そして、このホログラム記録媒体HR₁に対し、
マザーレンズとしてのオフアクシスホログラムレ
ンズOX−Ｌを対向せしめる。即ち、この場合
は、オフアクシスホログラムレンズOX−Ｌの感
光層Ｋにホログラム記録媒体HR₁の感光層Ｋが
平行に対向する如く所定感覚を置いて、オフアク
シスホログラムレンズOX−Ｌに対し、ホログラ
ム記録媒体HR₁を配する。

そして、レーザ光源LSよりのレーザビーム
（平行平面波ビーム）の一部をビームスプリツタ
SPで反射させ、その反射ビームを更にミラーＭ
で反射させ、その反射ビーム（平行平面波ビー
ム）を再生参照波ビームB′としてオフアクシス
ホログラムレンズOX−Ｌのガラス基板BS側から
感光層Ｋに入射せしめる。かくして、オフアクシ
スホログラムレンズOX−Ｌより、点Ｐに於て集
束し、その後発散する再生物体波ビームA′が再
生され、これが記録物体波ビームＡとしてホログ
ラム記録媒体HR₁の感光層Ｋに入射する。

他方レーザ光源LSよりのレーザビームの一部
がビームスプリツタSPを通過し、更にオフアク
シスホログラムレンズOX−Ｌを通過し、記録物
体波ビームＡとインライン関係（即ち、各光軸が
一致する）にある記録参照波ビームＢとしてホロ
グラム記録媒体HR₁の感光層Ｋに入射する。か
くして、この感光層Ｋの中央には円形のインライ
ンホログラムレンズ部HLが形成され、後述する
現像処理を行うことにより、インラインホログラ
ムレンズIN−Ｌが作られる。

尚、第７図に示す如く、第６図の配置のホログ
ラム記録媒体HR₁の感光層Ｋにマザーレンズと
してのオフアクシスホログラムレンズOX−Ｌの
ガラス基板BSが接触するようにオフアクシスホ
ログラムレンズOX−Ｌを配してインラインホロ
グラムレンズIN−Ｌの記録を行なうこともでき
る。この場合には、再生物体波ビームA′及び記
録物体波ビームＡは虚点Ｐより発散する球面波ビ
ームとなる。

次に、マザーレンズとして使用したオフアクシ
スホログラムレンズOX−Ｌの作り方を第８図に
ついて説明する。感光層Ｋ及びガラス基板BSか
ら成るホログラム記録媒体HR₂のその感光層Ｋ
に、光軸が法線と一致する如く記録物体波ビーム
（球面波）を照射すると共に、光軸が法線に対し
略45゜の入射角を持つように記録参照波ビーム
（平行平面波ビーム）Ｂを照射することにより、
感光層Ｋの中央に円形のオフアクシスホログラム
レンズ部HL′を記録し、その後この感光層Ｋを現
像処理してオフアクシスホログラムレンズOX−
Ｌを得る。

この場合、記録物体波ビームＡは次のようにし
て作る。レーザ光源LSよりのレーザビーム（平
行平面波ビーム）の一部をビームスプリツタSP
を通過させて補助レンズ（光学レンズ）L₂に入
射せしめて点Ｑ（レンズL₂の後側焦点）で集束
し、その後発散する球面波ビームを作り、このビ
ームをマザーレンズ（対物レンズ）（多数の組レ
ンズから成る光学レンズ）L₁に入射せしめ、点
Ｐで集束し、その後発散する球面波ビームを作
り、このビームを記録物体波ビームＡとする。

又、記録参照波ビームＢは次のようにして作
る。レーザ光源LSよりのレーザビームの一部を
ビームスプリツタSPで反射せしめ、その反射ビ
ームをミラーＭで反射せしめ、その反射ビームを
記録参照波ビームＢとする。

マザーレンズL₁としては、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。又、オ
フアクシスホロレンズ部HL′の口径は例えば直径
２mmであり、その作動距離は例えば2.3mmである。
従つて、この場合は第６図に於て得られるインラ
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の口径、作動距離は第６図の
点Ｐとインラインホログラムレンズ部HLの所定
の間隔で決る。

尚、第６図、第７図及び第８図のレーザ光源
LSとしては、例えばアルゴンレーザビーム（λ＝4880Å）、クリプトンレーザビーム（λ＝6471Å）、色素レーザビーム（λ＝6330Å）、 He−Neレーザビーム（λ＝6328Å）等を発生するものを使用し得る。又、このレーザ
ビームの如何に応じて第６図、第７図及び第８図
のホログラム記録媒体HR₁，HR₂の感光層Ｋを
選定する。

次に第６図、第７図及び第８図のホログラム記
録媒体HR₁，HR₂及びホログラムレンズIN−Ｌ、
OX−Ｌの作り方の一例について説明する。適当
量の硬膜剤、例えばホルムアルデヒド又はグリオ
キザールを添加したゼラチン水溶液を40℃前後に
保持すると共に、厚さ１mmのガラス基板及びスピ
ンナを同様に40℃前後に保持する。このスピンナ
によつてゼラチン水溶液をガラス基板上に塗布す
る。尚、このゼラチン水溶液の塗布厚は、乾燥後
の厚みがオフアクシスホログラムレンズ用ホログ
ラム記録媒体にあつては5μｍ、インラインホロ
グラムレンズ用にあつては15μｍとなるように、
選定される。ガラス基板上に塗布されたゼラチン
水溶液は乾燥処理されて感光層の母材たるゼラチ
ン膜となる。次にこのゼラチン膜に感光性を付与
する処理工程について説明する。

ゼラチン膜に青乃至緑色ビームに対する感光性
の付与は、重クロム酸アンモニウムの２〜10重量
％水溶液にゼラチン膜を10分間程度浸し、その後
静かに引き上げ、垂直に立て暗所で乾燥して、行
なう。

ゼラチン膜に赤色ビームに対する感光性の付与
は、重クロム酸アンモニウムの２重量％とメチレ
ンブルー色素１×10^-3mol／とを含む水溶液に
アンモニウムを添加してそのPHが10程度になるよ
うにし、しかる後この水溶液にゼラチン膜を10分
間程度浸し、その後アンモニアと乾燥窒素からな
る気流中で乾燥して、行なう。

かくして、ガラス基板上に感光層Ｋの形成され
たホログラム記録媒体が得られる。之等ホログラ
ム記録媒体の感光層に対する露光は第６図、第７
図及び第８図に示した如く行なうが、レーザビー
ムの照射エネルギー密度は100〜1000ｍＪ／cm²程
度である。

露光された感光層を有するホログラム記録媒体
は、水中に浸すが、感光層が青乃至緑色ビームに
対する感光性を有する場合には20℃程度の流水中
に１時間程度浸し、赤色ビームに対する感光性を
有する場合には40℃程度の温水に30分程度浸す。
その後、このホログラム記録媒体をイソプロパノ
ールの50％水溶液に10分程度、イソプロパノール
90％水溶液に数秒浸し、その後イソプロパノール
の100％液に10分程度浸し、しかる後温風によつ
て急速乾燥させる。以上で現像処理は終了する。

尚、ゼラチン膜を母材とする感光層は吸湿性が
有り、このまゝではホログラムレンズが消失する
虞があるので、これを防止するために第９図に示
す如く、150μｍ厚程度のカバーガラスCGを感光
層Ｋ上に紫外線硬化樹脂を用いて貼布する。かく
して、ホログラムレンズOX−Ｌ、IN−Ｌが得ら
れる。尚、他の図ではこのカバーガラスCGの図
示を省略している。

次に、このようにして得られたインラインホロ
グラムレンズIN−Ｌをマザーレンズとして、ス
レーブインラインホログラムレンズIN−L′を複
製するには、第１０図に示す如く、スレーブイン
ラインホログラムレンズIN−L′を形成すべきホ
ログラム記録媒体HR₁′の感光層Ｋが例えば回折
効率50％のマザーインラインホログラムレンズ
IN−Ｌの感光層Ｋに所定間隔を置いて対向する
ように之等ホログラム記録媒体HR₁，HR₁′を所
定間隔を置いて配置し、レーザ光源LSよりのレ
ーザビームをホログラム記録媒体HR₁のガラス
基板BS側に照射して、その一部（50％）を再生
参照波ビームB′とすると共に、その他部（50％）
をホログラム記録媒体HR₁′の記録参照波ビーム
Ｂとする。かくすると、マザーインラインホログ
ラムレンズIN−Ｌより点Ｐにて集束する再生物
体波ビームA′が再生され、これが記録物体波ビ
ームＡとしてホログラム記録媒体HR₁′に照射さ
れ、その感光層Ｋにはホログラムレンズ部HLが
記録される。

尚、第１１図に示す如く、第９図の配置のホロ
グラム記録媒体HR₁′の感光層Ｋにマザーインラ
インホログラムレンズIN−Ｌのガラス基板BSが
接触するようにマザーインラインホログラムレン
ズIN−Ｌを配してスレーブホログラムレンズIN
−L′の複製を行なうこともできる。この場合に
は、再生物体波ビームA′及び記録物体波ビーム
Ａは虚点Ｐより発散する球面波ビームとなる。

上述した、先に提案されたインラインホログラ
ムレンズの製法によれば、予め作つたオフアクシ
スホログラムレンズをマザーレンズとして使用し
てインラインホログラムレンズを作るので、かか
るマザーレンズが得られさえすればインラインホ
ログラムレンズを容易に作ることができる。

ところが、かかる製法では、次のような点が問
題となる。即ち、先ず、マザーレンズとしてのオ
フアクシスホログラムレンズを作る余分の工程が
必要である。

マザーレンズとしてのオフアクシスホログラム
レンズは、再生参照波ビームに対し、直交３軸の
回りに±0.5゜程度の精度を以つて夫々回動調整し
て、再生物体波ビームの集束点及び光軸が所定の
位置に来るように調整する必要があり、調整が頗
る面倒で、特にそのN.A.が大きい場合には調整
が極めて困難となる。これは、オフアクシスホロ
グラムレンズの干渉縞の分布が、インラインホロ
グラムレンズのように軸対称ではなく、径方向に
於いて干渉縞のピツチが大から小へと変化してい
ることによるものである。

又、オフアクシスホログラムレンズの干渉縞の
分布が上述のようであるので、上述したゼラチン
を母材とする感光層への露光後の湿式プロセスに
於いて感光層の厚みが増した場合に、干渉縞の断
面に於ける傾斜が変化し、レンズの特性が狂つて
しまう。これは、N.A.の大きいオフアクシスホ
ログラムレンズ程その狂いがひどく、使い物にな
らない場合さえもある。

かかる点に鑑み、本発明はマザーレンズとして
のオフアクシスホログラムレンズを使用すること
なく、容易にインラインホログラムレンズを作る
ことのできる製法を提案せんとするものである。

以下に第１２図を参照して、本発明によるイン
ラインホログラムレンズの製法の一例を詳細に説
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。

尚、全反射ミラーMRは、第１３図に示す如
く、貫通孔を設けず、反射膜MCの中央に無反射
NR′を形成して小窓Ｗを構成しても良い。

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。又、全反射ミラー
MRとホログラム記録媒体HR₁との間に後述する
球面収差補償板（透明板）Ｖをホログラム記録媒
体HR₁と平行になるように配する。

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
せて小窓Ｗの近傍の点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Ｘが補償板Ｖ及び
ホログラム記録媒体HR₁の感光層Ｋの各法線と
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、その後補償板Ｖを介して記
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、補償板Ｖ
を介して記録参照波ビームＢ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。記録物
体波ビームＡ及び記録参照波ビームＢはインライ
ン関係で、即ちその各光軸Ｘはホログラム記録媒
体HR₁の感光層Ｋに対しその法線と一致すると
共に、各光軸Ｘは図示の如く一致せしめるか又は
平行関係にする。

かくして、このホログラム記録媒体HR₁の感
光層Ｋの中央には円形のインラインホログラムレ
ンズ部HLが形成され、上述と同様の現像処理を
行なうことにより、インラインホログラムレンズ
IN−Ｌが作られる。

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。

次に第１２図の製法によつて作られたインライ
ンホログラムレンズを用いて光学式記録媒体（デ
イスク）の記録情報（信号）を再生する光学式情
報（信号）再生装置について第１４図を参照して
説明すると共に、その光学式記録媒体と球面収差
補償板Ｖ等との関係についても述べる。RDは光
学式記録媒体で、DBは透明基板（例えば塩化ビ
ニール）、RLは透明基板DBの下面に形成された
ピツト及びランドの全面を覆う如く被着形成され
た反射膜（層）（例えばアルミニウム膜）、GLは
その反射膜（層）RLの下面の全面を覆う如く被
着形成された保護膜（層）（例えばPVA）であ
る。

そして、第１２図の製法にて得られたインライ
ンホログラムレンズIN−Ｌ（再生手段の一部を構
成する対物レンズとなる）をその感光層Ｋが記録
媒体RDの基板DB側に平行して対向するように
配すると共に、インラインホログラムレンズIN
−Ｌのガラス基板BS側からインラインホログラ
ムレンズ部HLに再生参照波ビーム（平面波ビー
ム）B′を照射し、得られた再生物体波ビーム
（反射膜（層）RLのピツト又はランド上で焦点を
結ぶ集束球面波ビーム）A′を再生用ビームとし
て記録媒体RDの裏側から基板DBを介して反射
膜（層）RL上に照射する。又、この反射膜（層）
RLよりの反射波ビームは、ビームA′−ビーム
B′（又はB′）の経路を逆行して光電変換素子（レ
ーザ光源が半導体レーザ光源の場合はこれも可）
に入射して電気信号として再生される。

ところで、第１４図に示すように、記録媒体
RDを透明基板DB側から光学再生する場合、再
生物体波ビームA′が球面収差の無い球面波ビー
ムであると、その球面波ビームが光路長としての
厚さがｔの透明基板DBを通過することによつて
球面収差の影響を受け、球面収差のある反射波ビ
ームが得られることになる。

そこで、第１２図に於いてマザーレンズL₁か
ら球面収差の無い球面波ビームが得られるように
しておくと共に、球面収差補償板Ｖ（第１３図の
全反射ミラーMRを用いた場合は補償板Ｖを設け
ずに、全反射ミラーMRの小窓Ｗ）の光路長とし
ての厚さを略上述のｔに選んでおくことにより、
第１２図の記録物体波ビームＡは球面収差のある
球面波ビームとなるから、記録媒体RDに照射す
る再生物体波ビームA′は球面収差のあるビーム
となり、これが透明基板DBを通過することによ
つて無収差ビームになさしめられ、再生用ビーム
の記録媒体RDの透明基板DBによる球面収差を
補正して、球面収差の無い反射波ビームを得るこ
とができる。この場合、補償板Ｖ及び記録媒体
RDの透明基板DBの実際の厚さは1.1mm、屈折率
は約1.5である。

尚、光学式記録媒体RDにその表側から再生用
ビームを照射する場合は、その再生用ビームは略
無収差のビームが必要である。この場合には、補
償板Ｖを設けない。

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。

本発明で実施してい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１５図に示す如く、互いにインライン関
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、即ち光軸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ＱÅ１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ＱÅ１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１６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１６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。

上述せる本発明製法によれば、精度の良いイン
ラインホログラムレンズを頗る容易に得ることが
できる。即ち、マザーレンズとしてのオフアクシ
スホログラムレンズを作る必要が無くなり、工数
が減る。又、マザーレンズとしてオフアクシスホ
ログラムレンズを使わないですむので、光学素子
として顕微鏡用対物レンズの如き精度の良いマザ
ーレンズを使用することにより、精度の良いイン
ラインホログラムレンズを得ることができる。更
に、小窓を有する全反射ミラーを用いているの
で、物体波ビーム及び参照波ビーム共、そのエネ
ルギー効率を殆ど低下させることなく、ホログラ
ム記録に利用することができる。

又、光学素子より球面収差の無い球面波ビーム
を輻射するようにすると共に、球面収差補償板
（又は全反射ミラーの小窓）の光路長としての厚
さを、光学式記録媒体の再生用ビームが通過する
透明体の光路長としての厚さと略等しくすること
により、その記録媒体の再生用ビームが通過する
透明体があつても、球面収差の無い反射波ビーム
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は従来のホログラムレンズの
記録及び再生方法を示す説明図、第５図は従来の
インラインホログラムレンズの記録方法を示す配
置図、第６図は先に提案されたインラインホログ
ラムレンズの製法の記録方法の一例を示す配置
図、第７図は先に提案されたインラインホログラ
ムレンズの製法の記録方法の他の例を示す配置
図、第８図は第６図及び第７図に使用するオフア
クシスホログラムレンズの製法の記録方法の一例
を示す配置図、第９図は第６図、第７図又は第８
図の記録方法を用いて製造されたホログラムレン
ズを示す断面図、第１０図及び第１１図はインラ
インホログラムレンズの複製記録方法を示す配置
図、第１２図は本発明によるインラインホログラ
ムレンズの製法の記録方法の実施例を示す配置
図、第１３図は全反射ミラーの他の例の断面図、
第１４図は光学式情報（信号）再生装置の一部を
示す配置図、第１５図はインラインホログラムレ
ンズの動作説明図、第１６図は曲線図である。 L₁は光学素子としてのマザーレンズ、MRは全
反射ミラー、Ｗはその小窓、Ａは記録物体波ビー
ム、Ｂは記録参照波ビーム、HR₁はホログラム
記録媒体、BSはガラス基板、Ｋは感光層、IN−
Ｌはインラインホログラムレンズである。

Claims

【特許請求の範囲】

１球面波ビームを輻射する光学素子及び小窓を
有する全反射ミラーを用い、上記球面波ビームを
上記全反射ミラーの小窓近傍で集束させ、該小窓
を通じて物体波ビームとしてホログラム記録媒体
に照射せしめると共に、上記全反射ミラーの反射
波ビームを参照波ビームとして上記ホログラム記
録媒体に照射せしめることを特徴とするインライ
ンホログラムレンズの製法。