CN101390020B - 全息记录装置 - Google Patents

Abstract

全息记录装置(A1)构成为能够使物镜(8)与靠近该物镜(8)的中继镜(7b)之间的光学距离改变。由此，能够利用到达记录介质(B1)的激光的状态的变化来进行散焦多重记录。

Description

全息记录装置

技术领域

本发明涉及将信息全息记录在记录介质上的全息记录装置。

背景技术

在全息记录中，使用包含有二维的页信息的信息光和与该信息光从同一光束分离出来的参考光在记录介质上产生干涉图并记录该干涉图。另一方面，记录信息的再现是向上述记录介质的记录完成区域照射记录时使用的参考光并使来自上述记录介质的再现光成像在二维页光检测器上。

作为全息记录的优点，例如有能够在记录介质上的同一区域中记录多个信息的多重记录。例如，在专利文献1中记载了基于移位(shift)多重方式的全息记录装置。图11表示了该全息记录装置的一般的构成示例。

图11所示的全息记录装置X通过移位多重方式向记录介质Y记录信息，另外对记录了的信息进行再现。记录介质Y通过用由玻璃板等构成的基板990和反射层992夹持将光敏聚合物等作为记录材料的记录层991而形成。该记录介质Y能够将信息光和参考光的干涉图作为上述记录材料的折射率的变化而记录下来。另外，通过对被记录了的干涉图仅照射参考光，可以提取出与记录信息相对应的光学信息。

在全息记录装置X中，从光源901射出的激光通过准直镜902而成为平行光后向分束器903入射。上述激光被分束器903分离为向图11中的下方射出的信息光和向右方射出的参考光。上述信息光在束径被由组合透镜构成的光束扩展器904a、904b放大后向空间光调制器905入射。上述信息光被空间光调制器905调制成包含有二维页信息的光。从空间光调制器905射出的信息光透过分束器906而向物镜908入射。并且，上述信息光被物镜908向记录层991聚光。另一方面，上述参考光被反射镜910a、910b反射，并向记录层991上的照射上述信息光的部位照射。

通过该信息光和参考光而被记录在记录层991上的信息通过向记录层991仅照射参考光而被再现。即，当上述参考光被照射到记录层991上后，产生包含有上述二维页信息的再现光。该再现光被反射层992向图11中的上方折返并向物镜908入射。通过物镜908而成为了平行光的再现光被分束器906向图11中的左方弯折并向光检测器915入射。通过光检测器915，包含在上述再现光中的二维页信息作为电信号而被提取出来。

全息记录装置X采用每次微量地错开记录位置来多重记录信息的移位多重方式。在该移位多重方式中，需要对记录介质Y准确地照射参考光来进行记录或再现，因此作为记录介质Y的控制单元而需要复杂的装置。另外，在采用通过改变参考光的入射角度来进行多重记录的角度多重方式的全息记录装置中，也难以控制用于照射参考光的反射镜。

专利文献1：日本专利文献特开2005-235312号公报。

发明内容

本发明是鉴于以上情况而完成的，其目的在于提供一种具有能够简单地实现并进一步提高了记录密度的多重化方式的全息记录装置。

本发明提供的全息记录装置包括：光源部，射出相干的光束；分束器，将从该光源部射出的光束至少分离为两个光束；空间光调制器，将被该分束器分离后的光束中的一个光束调制成包含有二维信息的信息光；中继镜，传输所述信息光；以及物镜，将被所述中继镜传输的信息光向记录介质射出；所述中继镜包括：第一中继镜，靠近所述空间光调制器；以及第二中继镜，位于距离该第一中继镜一定距离的位置处并靠近所述物镜；将被所述分束器分离后的光束中的另一个光束用作在所述记录介质上与所述信息光干涉的参考光，所述全息记录装置的特征在于，

所述第二中继镜与所述物镜之间的光学距离可以改变。

优选的是：在所述第一中继镜与所述第二中继镜之间配置有使从所述第一中继镜向所述第二中继镜入射的信息光的会聚部通过的光阑。

优选的是：所述第二中继镜与所述物镜之间的物理距离可以改变。

优选的是：在所述第二中继镜与所述物镜之间的所述信息光的前进路线上配置有具有预定厚度并且折射率可以改变的光学元件。

优选的是：所述光学元件是折射率根据施加电压而改变的液晶元件。

优选的是：在所述第二中继镜与所述物镜之间的所述信息光的前进路线上配置有厚度根据位置而不同并且能够在与所述信息光的前进路线相交叉的方向上移动的透明部件。

优选的是：所述透明部件是厚度互不相同的扇形体排列在周向上的近似圆板状或近似圆环板状的部件，通过使该透明部件取期望的旋转位置而使选择的扇形体位于所述信息光的前进路线上。

本发明的其他优点和特征将通过以下对发明的实施方式的说明而更加明确。

附图说明

图1是表示本发明的全息记录装置的第一实施方式的构成图；

图2是图1的全息记录装置的多重记录的说明图；

图3是图1的全息记录装置的多重记录的说明图；

图4是图1的全息记录装置的多重记录的说明图；

图5是图1的全息记录装置的记录再现时的说明图；

图6是图1的全息记录装置的记录再现时的说明图；

图7是表示本发明的全息记录装置的第二实施方式的构成图；

图8是表示本发明的全息记录装置的第三实施方式的构成图；

图9是表示本发明的全息记录装置的第四实施方式的构成图；

图10是图9中的旋转平板元件的放大图；

图11是表示现有的全息记录装置的一个示例的构成图。

具体实施方式

以下，参照附图来具体地说明本发明的优选实施方式。

图1表示了本发明的全息记录装置的第一实施方式。图1所示的全息记录装置A1向记录介质B1照射信息光和参考光来进行全息记录。如图1所示，全息记录装置A1包括：光源1，准直镜2，分束器3，光束扩展器4a、4b，空间光调制器5，分束器6，中继镜7a、7b，物镜8，具有光阑9a的遮光板9，反射镜10a、10b、10c，记录用电流镜(galvano mirror)11，聚光透镜12a、12b，再现用电流镜13，聚光透镜14a、14b，光检测器15。作为未图示的其他构成要素而包括用于使记录介质B1作为转盘而旋转的旋转机构、用于使物镜8等光学元件向记录介质B1的径向移动的移动机构。并且，还包括用于使物镜8和记录介质B1向图1中的上下方向移动的移动机构。

光源1例如是半导体激光振荡装置，在记录时和再现时射出带宽较窄、干涉性高的作为相干光的激光。准直镜2将从光源2输出的激光转换为平行光。从准直镜2射出的激光被导入到分束器3并被分离为信息光和参考光。被分束器3反射而向图1中的下方射出的信息光进入到光束扩展器4a、4b。光束扩展器4a、4b由组合透镜构成，放大上述信息光的直径并将该信息光导向空间光调制器5。另外，通过了分束器3并向图1中的右方射出的参考光被反射镜10a、10b反射而射向记录用电流镜11。此外，优选使用偏光板等，使上述信息光和上述参考光共轭。

空间光调制器5例如由液晶显示装置构成，将记录时入射的光调制成表示二维像素图的光后射出。由该空间光调制器5生成的像素图根据应记录的信息而被改变。从空间光调制器5射出的信息光透过分束器6而被导向中继镜7a、7b和物镜8，并最终向记录介质B1照射。

中继镜7a、7b按照透镜之间的距离与各透镜的焦点距离的和相等的方式设置在信息光的前进路线上。因此，两个透镜的共有的焦点位于中继镜7a、7b之间的位置，上述信息光在该位置处聚焦后向中继镜7b入射。按照将上述信息光聚焦的位置作为光阑9a而敞开并遮挡住其周围的方式来设置遮光板9。通过该遮光板9，可以遮挡住通过了中继镜7a的光中的未在焦点附近会聚的光，防止多余的光到达中继镜7b。因此，从中继镜7b射出的信息光近似成为大致垂直地向物镜8入射的平行光。可以使物镜8与记录介质B1的记录部位的距离与物镜8的焦点距离相等。这样一来，近似变成了平行光的信息光被物镜8聚焦到记录介质B1上。

另一方面，到达了记录用电流镜11的参考光被聚光透镜12a、12b引导而从图1中的右上方照射记录介质B1。记录用电流镜11构成为在记录时可以使参考光的入射角改变。按照该参考光能够照射记录介质B1上的包括被上述信息光照射的区域在内的区域的方式来配置记录用电流镜11和聚光透镜12a、12b。

记录介质B1通过用由玻璃板等构成的基板90从图1中的上下方向夹持将光敏聚合物等作为记录材料的记录层91而形成。记录层91能够将上述信息光和上述参考光的干涉图作为折射率的变化而记录下来。为了再现被记录在该记录介质B1上的信息，需要照射与记录时使用的参考光相同的参考光。因此，在再现时，拆除反射镜10b，使被反射镜10a反射了的参考光到达反射镜10c并进而向再现用电流镜13行进。再现用电流镜13构成为能够使参考光的入射角改变。由再现用电流镜13反射的参考光被聚光透镜14a、14b引导而从图1中的左下方向记录介质B1行进。此时，通过再现用电流镜13来调整再现用的参考光向记录介质B1的入射角以使其与记录用的参考光向记录介质B1的入射角相等。

当记录介质B1被照射了上述参考光时，向图1中的上方射出再现光。该再现光如图1所示那样向物镜8入射。并且，作为平行光从物镜8射出后向中继镜7b入射。在从中继镜7b射出并在光阑9a处聚焦后向中继镜7a入射，然后作为平行光向分束器6照射。该再现光在分束器6处反射而向图1中的左侧射出并到达光检测器15。该光检测器15由CCD区域传感器或CMOS区域传感器构成，获得与再现光所表示的像素图相对应的受光信号。根据该受光信号来再现与记录时的像素图相对应的信息。

另外，全息记录装置A1构成为可以改变中继镜7a与物镜8的间隔。但是，中继镜7a与7b的间隔、物镜8与记录介质B1的间隔固定。即，可以使安装记录介质B1的旋转机构和物镜8能够连结成一体而向图1中的上下方向移动。另外，也可以采用以下方式：在该旋转机构上连结有两个电流镜11、13，聚光透镜12a、12b、14a、14b，以及反射镜10b、10c并能够成为一体而移动。

或者，也可以采用以下方式：使中继镜7a、7b和遮光板9能够成为一体而在分束器6与物镜8之间移动。

接着，说明全息记录装置A1的作用。

全息记录装置A1能够通过使中继镜7b与物镜8的间隔改变而进行多重记录。即，全息记录装置A1除了以往的角度多重记录、移位多重记录以外还能够进行散焦(defocus)多重。以下，使用图2～图6来说明全息记录装置A1的散焦多重。图2～图6图示了空间光调制器5，分束器6，中继镜7a、7b，光阑9a，物镜8，聚光透镜12b、14b，光检测器15，以及记录介质B1。另外，在各图中图示了从空间光调制器5上的三处射出的激光的前进路线。此外，由于空间光调制器5一般为狭缝状，因此当激光通过时会产生多个衍射光。虽然通过光阑9a遮挡住这些衍射光中的大部分，但是一部分会与主激光一起通过光阑9a而向记录介质B1行进。在图2～图6中表示了该衍射光。

图2表示了使中继镜7b与物镜8的间隔比中继镜7b的焦点距离和物镜8的焦点距离之和长而对记录介质B1进行记录的情况。在该情况下，如图2所示，从物镜8射出的激光的衍射光会聚。

图3表示了使中继镜7b与物镜8的间隔与中继镜7b的焦点距离和物镜8的焦点距离之和相等而对记录介质B1进行记录的情况。在该情况下，如图3所示，从物镜8射出的激光的衍射光与主激光平行。

图4表示了使中继镜7b与物镜8的间隔比中继镜7b的焦点距离和物镜8的焦点距离之和短而对记录介质B1进行记录的情况。在该情况下，如图4所示，从物镜8射出的激光的衍射光扩散。

图2～图4中的激光由于中继镜7b与物镜8的间隔不同而在各自的会聚位置处的准直度不同。此外，在图2～图4的各自的记录时，记录介质B1上的记录位置为相同的位置，从聚光透镜12b照射的参考光向记录介质B1的入射角也相同。

当向经过了图2～图4中的记录的记录介质B1照射了参考光时，与图2～图4中的各记录相对应地产生准直度不同的三种再现光。以下说明再现时的中继镜7b和物镜8的间隔与中继镜7b的焦点距离和物镜8的焦点距离之和相等的情况。

如图5所示，与图2中的记录相对应的再现光在通过中继镜7b时不会聚而扩散，大部分由于被遮光板9遮挡住而不到达中继镜7a。与图3中的记录相对应的再现光通过与图3的信息光相同的路径而在分束器6处反射并向光检测器15入射。如图6所示，与图4中的记录相对应的再现光在通过中继镜7b时扩散，大部分由于被遮光板9遮挡住而不到达中继镜7a。即，在记录时和再现时，仅在中继镜7b与物镜8的间隔一致的情况下能够再现记录信息。因此，在全息记录装置A1的散焦多重纪录中避免了串扰。

如上所述，全息记录装置A能够进行通过比较简单的构成即可实现的散焦多重纪录，并且能够通过并用角度多重方式和移位多重方式来进一步提高记录密度。另外，在全息记录装置A中，能够容易地避免串扰。

图7表示了本发明的全息记录装置的第二实施方式。图7所示的全息记录装置A2向记录介质B2照射信息光和参考光来进行全息记录。如图7所示，全息记录装置A2包括：光源1，准直镜2，反射镜23，光束扩展器4a、4b，空间光调制器5，分束器6、21、22，中继镜7a、7b，物镜8，具有光阑9a的遮光板9，反射镜10d、10e，扩散板24，光检测器15。此外，在图7中，对与上述第一实施方式相同或类似的构成要素标注相同的标号。在该全息记录装置A2中，来自光源1的激光被分束器21分离为信息光和参考光。信息光的路径与全息记录装置A1相同，参考光经过反射镜10d、10e后被分束器22引导而向物镜8入射。为了使其与信息光相干涉，优选使参考光的相位在某种程度上分散，因此在参考光的前进路线上设置有扩散板24。另外，在全息记录装置A2中，与全息记录装置A1一样也设有使中继镜7b与物镜8的间隔改变的机构。

记录介质B2与记录介质B1不同，通过用由玻璃板等构成的基板90和反射层92夹持将光敏聚合物等作为记录材料的记录层91而形成。记录层91与记录介质B1的情况相同。反射层92是与记录层91接触的接触面为镜面状的金属层。

在该全息记录装置A2中，从相同的物镜向记录介质B2照射信息光和参考光来进行记录。另外，能够通过对已经记录了信息的记录介质B2仅照射参考光而进行再现。即，当从图7中的上方向记录介质B2照射了参考光时，产生欲向图7中的下方行进的再现光，该再现光被反射层92向图7的上方反射后向物镜8入射。并且，通过物镜8并变为平行光的再现光透过分束器22后依次通过中继镜7a、7b。从中继镜7a射出的再现光在分束器6处被向图7中的左方弯折并向光检测器15入射而被再现。

该全息记录装置A2由于构成为记录时的参考光和信息光通过相同的物镜而具有比全息记录装置A1更加简单的构造。另外，全息记录装置A2通过并用散焦多重方式和移位多重方式而能够以与全息记录装置A1相同的高密度在适当地避免了串扰的情况下进行记录。

图8表示了本发明的全息记录装置的第三实施方式。图8所示的全息记录装置A3除了全息记录装置A1的构成以外还在中继镜7b与物镜8之间插入了与电源导通的液晶元件31。液晶元件31配置在图8中向左右方向延伸的平板上，而且配置在信息光的前进路线上。并且，液晶元件31具有折射率根据施加电压而改变的性质。全息记录装置A3的构成与全息记录装置A1大致相同，因此在图8中仅表示了液晶元件31的周边。

在全息记录装置A3中，当使施加给液晶元件31的电压改变了时，液晶元件31的折射率改变。当液晶元件31的折射率变高时，液晶元件31内的中继镜7b与物镜8之间的光学距离变长。另一方面，当液晶元件31的折射率变低时，液晶元件31内的中继镜7b与物镜8之间的光学距离变短。即，通过使液晶元件31的折射率改变而获得与使中继镜7b与物镜8的距离改变相同的效果。因此，全息记录装置A3即使不改变中继镜7b与物镜8的物理距离也能够进行与全息记录装置A1相同的散焦多重纪录。

图9表示了本发明的全息记录装置的第四实施方式。图9所示的全息记录装置A4除了全息记录装置A1的构成以外还在中继镜7b与物镜8之间插入了旋转平板元件41。图10表示了该旋转平板元件41的立体图。全息记录装置A4的构成与全息记录装置A1大致相同，因此在图9中仅表示了旋转平板元件41的周边。

如图10所示，旋转平板元件41是以中心轴42为中心、厚度互不相同的扇形体(segment)排列在周向上而形成的近似圆板状的透明部件。该旋转平板元件41通过取期望的旋转位置而使选择的扇形体位于上述信息光的前进路线上。即，在全息记录装置A4中，当使旋转平板元件41旋转后，中继镜7b与物镜8之间的光学距离改变。因此，全息记录装置A4即使不改变中继镜7b与物镜8的物理距离也能够进行与全息记录装置A1相同的散焦多重纪录。

本发明的范围不限于上述实施方式，各权利要求所记载的事项的范围内的所有变更均包括在本发明的范围内。例如，全息记录装置A3、A4是在全息记录装置A1中插入了液晶元件31或旋转平板元件41而构成的，但也可以将它们插入到全息记录装置A2中。即，也可以在全息记录装置A2的中继镜7b与分束器22之间配置液晶元件31或旋转平板元件41。

Claims (6)

1.一种全息记录装置，包括：光源部，射出相干的光束；分束器，将从该光源部射出的光束至少分离为两个光束；空间光调制器，将被该分束器分离后的光束中的一个光束调制成包含有二维信息的信息光；中继镜，传输所述信息光；以及物镜，将被所述中继镜传输的信息光向记录介质射出；所述中继镜包括：第一中继镜，靠近所述空间光调制器；以及第二中继镜，位于距离该第一中继镜一定距离的位置处并靠近所述物镜；将被所述分束器分离后的光束中的另一个光束用作在所述记录介质上与所述信息光干涉的参考光，所述全息记录装置的特征在于，

所述第二中继镜与所述物镜之间的光学距离可以改变，

在所述第二中继镜与所述物镜之间的所述信息光的前进路线上配置有具有预定厚度并且折射率可以改变的光学元件。

2.如权利要求1所述的全息记录装置，其中，

在所述第一中继镜与所述第二中继镜之间配置有使从所述第一中继镜向所述第二中继镜入射的信息光的会聚部通过的光阑。

3.如权利要求1或2所述的全息记录装置，其中，

所述光学元件是折射率根据施加电压而改变的液晶元件。

4.一种全息记录装置，包括：光源部，射出相干的光束；分束器，将从该光源部射出的光束至少分离为两个光束；空间光调制器，将被该分束器分离后的光束中的一个光束调制成包含有二维信息的信息光；中继镜，传输所述信息光；以及物镜，将被所述中继镜传输的信息光向记录介质射出；所述中继镜包括：第一中继镜，靠近所述空间光调制器；以及第二中继镜，位于距离该第一中继镜一定距离的位置处并靠近所述物镜；将被所述分束器分离后的光束中的另一个光束用作在所述记录介质上与所述信息光干涉的参考光，所述全息记录装置的特征在于，

所述第二中继镜与所述物镜之间的光学距离可以改变，

在所述第二中继镜与所述物镜之间的所述信息光的前进路线上配置有厚度根据位置而不同并且能够在与所述信息光的前进路线相交叉的方向上移动的透明部件。

5.如权利要求4所述的全息记录装置，其中，

所述透明部件是厚度互不相同的扇形体排列在周向上的近似圆板状或近似圆环板状的部件，通过使该透明部件取期望的旋转位置而使选择的扇形体位于所述信息光的前进路线上。

6.如权利要求4或5所述的全息记录装置，其中，

在所述第一中继镜与所述第二中继镜之间配置有使从所述第一中继镜向所述第二中继镜入射的信息光的会聚部通过的光阑。

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