WO2006132198A1 - ホログラム型再生装置 - Google Patents

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WO2006132198A1
WO2006132198A1 PCT/JP2006/311258 JP2006311258W WO2006132198A1 WO 2006132198 A1 WO2006132198 A1 WO 2006132198A1 JP 2006311258 W JP2006311258 W JP 2006311258W WO 2006132198 A1 WO2006132198 A1 WO 2006132198A1
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light source
hologram
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laser
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PCT/JP2006/311258
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Inventor
Yuichi Umeda
Original Assignee
Alps Electric Co., Ltd.
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
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    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
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    • G—PHYSICS
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    • G11B7/1275—Two or more lasers having different wavelengths
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    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1372—Lenses
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/26—Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique

Definitions

  • the present invention relates to a hologram type reproducing apparatus that performs recording and Z or reproduction of data information multiplexed and recorded on a holographic recording medium.
  • a conventional hologram reproducing apparatus can record information at different positions on a recording medium by moving a collimator lens in a direction perpendicular to the optical axis of the lens. Information recorded on the medium can be read (for example, see Patent Document 1).
  • an inverted meniscus collimator lens 1 having a convex surface of the lens facing the light source as shown in FIG. 8 is employed (for example, Patent Document 2).
  • Patent Document 2 an inverted meniscus collimator lens 1 having a convex surface of the lens facing the light source as shown in FIG. 8
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-032306
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 11-120610
  • the inverted meniscus collimating lens 1 as described above emits a beam diameter that is once reduced in the optical axis direction of the lens at the incident surface la.
  • the collimating lens 1 is likely to have a large outer diameter because it is converted into parallel light by being enlarged in a direction away from the optical axis 2 when moving. For this reason, the mechanism of the drive system that moves the collimating lens 1 in the orthogonal direction becomes larger and sooner and more power-saving. There is also a problem when it is difficult.
  • the principal point (the point at which the light incident on the lens (including the extension line) and the light exiting the lens (including the extension line) intersects with the optical axis) Is located closer to the front focal point 4 than the entrance plane la of the collimating lens 1, and the collimating lens 1 is always located outside the focal length WO (right side in the figure). Therefore, it is difficult to reduce the size of the entire optical system, and there is a problem!
  • the present invention is for solving the above-described conventional problems, and it is possible to suppress the occurrence of aberrations to a low level, and to perform hologram type reproduction suitable for downsizing the entire optical system and reducing power consumption. For the purpose of providing equipment!
  • the present invention relates to a light source in which laser light emission regions are arranged in an array, a conversion lens that converts the laser light emitted from the light source into parallel reference light, and the reference light multiplexes data information
  • a reference beam adjusting unit that adjusts and outputs the recorded recording medium so as to have a predetermined incident angle; and a data reproducing unit that reads the hologram information reproduced from the recording medium force and converts the hologram information into an electric signal.
  • the conversion lens Centering on the conversion lens, when the side on which the light source is provided is the entrance side and the side on which the reference light adjusting means is provided is the exit side, the conversion lens has its principal point directed toward the exit side. It is characterized by being provided with a posture.
  • the reference light adjusting unit includes a reflecting mirror and a driving unit capable of swinging the angle of the reflecting mirror around at least one axis.
  • the direction of the optical axis of the reference light can be changed to, for example, the plate thickness direction of the recording medium.
  • the conversion lens can be mounted and placed close to the recording medium, so that a thin hologram type reproducing apparatus can be provided.
  • the conversion lens is preferably a forward meniscus lens in which the exit side is formed with a convex surface and the incident side is formed with a flat surface or a concave surface.
  • the conversion lens can be arranged between the light source and the principal point of the conversion lens, and the distance between the light source and the reflection mirror can be shortened.
  • the entire stem can be reduced in size.
  • At least one of the concave surface and the convex surface is an aspherical surface, and it is preferable that the concave surface and the convex surface are a single lens made of glass.
  • the aberration level can be suppressed to a certain level or less in a predetermined operating temperature range. Moreover, it can be manufactured easily and inexpensively.
  • the center of the lens is a convex type that is thicker than the peripheral side.
  • a convex (positive) meniscus lens can be used.
  • the light source may be a one-dimensional array type in which a plurality of laser light emitting means are arranged on a straight line, or a two-dimensional array type in which a plurality of laser light emitting means are arranged on a plane.
  • the arrangement of the laser emitting means is a two-dimensional array type
  • the image height of the lens can be suppressed as compared with the one-dimensional array type arrangement. Therefore, even when switching to another laser, that is, when any laser is used, the generated aberration can be suppressed low.
  • a microlens is provided on the optical axis of the laser light emitting means to widen the radiation angle of the laser light.
  • the beam can be shaped to make the intensity distribution of the reference light uniform.
  • the micro lens is a plano-concave lens.
  • a fixed base to which the light source and the conversion lens are fixed is provided, and the optical axis center of the light source and the optical axis of the conversion lens are aligned on the fixed base, At least one of the light source or the conversion lens is held movably along the optical axis direction.
  • the light source can be finely adjusted so as to be positioned at the focal position of the conversion lens, the defocus component of the reference light can be minimized, and the reproduction of data information is not affected.
  • a hologram type reproducing apparatus can be provided.
  • the light source includes a base base provided with a plurality of laser light emitting means and an auxiliary base including a plurality of microlenses facing the laser light emitting means. Formed,
  • the auxiliary base is fixed in a state of being positioned on the base base so that the microlens is disposed on each axis of the laser light emitting means provided on the base base.
  • the entire optical system can be reduced in size.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a hologram reproducing apparatus as an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a conversion lens as a main part of the present invention.
  • the hologram playback device shown in FIG. 1 shows a playback mechanism for a transmissive recording medium.
  • the hologram reproducing apparatus 10 of the present invention mainly includes a light source 11, a conversion lens (collimating lens) 12, a reflecting mirror 13, a mirror driving means 14 and a reproducing means 15. It consists of a system.
  • the light source 11 is, for example, a vertical cavity surface emitting laser (hereinafter referred to as VCSEL (Vertical Cavity)).
  • VCSEL Vertical Cavity
  • laser light emitting means in which laser light emitting areas are arranged in an array.
  • Examples of such a device include a one-dimensional array in which a plurality of laser light emitting means, which will be described later, are arranged on a straight line, or a two-dimensional array arranged in a plane.
  • the conversion lens 12 and the reflection mirror 13 are provided on the optical path of the light source 11.
  • the reflection mirror 13 is provided in the mirror driving means 14 and has at least one axis (in FIG. 1). Is supported so as to be swingable in the directions a1 and a2 in the figure.
  • the mirror driving means can finely adjust the angles (incident angle and reflection angle) of the reflecting mirror 13 by using, for example, an electromagnetic driving means. That is, the reflection mirror 13 and the mirror driving means 14 constitute a so-called galvanometer mirror.
  • the conversion lens 12 is provided between the light source 11 and the reflection mirror 13.
  • the conversion lens 12 converts laser light (diverged light) L1 incident from the light source 11 into reference light L2 having parallel light power, and the reference light L2 is output toward the reflection mirror 13. It has become.
  • the reference light L2 converted into parallel light by the conversion lens 12 is reflected by the reflection mirror 13, and illuminates a predetermined position on the recording medium 20 as the reference light L3. .
  • the angle of the reflection mirror 13 is adjusted so that the reflection mirror driving unit 14 can illuminate a predetermined position on the recording medium 20. For this reason, the reference light L3 output from the reflection mirror 13 is reflected by the reflection layer 22, and is output to the outside of the recording medium 20 as reproduction light L4.
  • the recording medium 20 shown in this embodiment is a so-called reflective recording medium, and has a configuration in which a reflective layer 22 is provided below a recording layer 21 capable of recording interference fringes.
  • a reflective layer 22 is provided below a recording layer 21 capable of recording interference fringes.
  • holograms indicating a large amount of data information are recorded in a multiple manner as interference fringes (a two-dimensional dot pattern having a pinecone pattern) at different recording angles. For this reason, the reproduction light L4 includes data information by the interference fringes.
  • the reproduction means 15 is provided on the optical path of the reproduction light L4 output from the recording medium 20.
  • the reproducing means 15 for example, a CCD or a CMOS image sensor can be used.
  • the reproduction means 15 includes the incident angle ⁇ and the reproduction light L4 among a lot of data information included in the reproduction light L4. It is possible to read out only the data information recorded at a position where the relationship between the wavelength and the wavelength matches a predetermined black conditional expression.
  • the incident angle ⁇ of the reference light L3 incident on the recording medium 20 can be changed by driving the reflecting mirror driving means 14 and finely adjusting the angle of the reflecting mirror 13. Therefore, individual data information recorded in a multiplexed manner on the recording layer 21 of the recording medium 20 can be read out.
  • the conversion lens 12 has a surface on the exit side (XI side) (hereinafter referred to as “exit surface”) 12a formed of a convex surface projecting convexly in the direction XI shown in the drawing, and the entrance side (X2 A forward meniscus lens in which 12b is formed as a flat surface or a concave surface that is concave in the direction XI in the drawing is preferred.
  • the incident surface 12b is a plane
  • the light (laser light L1) incident on the lens is extended.
  • an extension line (dotted line) of the light incident on the lens (laser light L1) (dotted line) and a perpendicular drawn from the intersection P2, P2 of the light emitted from the lens (reference light L2)
  • the principal point Q 2 which is the intersection with the optical axis O—O, is located outside the exit side of the conversion lens 12.
  • the forward meniscus lens constituting the conversion lens 12 does not need to reduce the diameter of the laser beam L1 once in the optical axis direction, unlike the reverse meniscus described in the conventional description section. For this reason, it is possible to reduce the effective diameter of the conversion lens 12 through which the laser light L1 passes, and to further reduce the outer dimensions.
  • the conversion lens 12 is preferably a glass single lens in which the exit surface 12a and the entrance surface 12b are integrally formed. In this way, it becomes possible to guarantee an aberration level in a predetermined operating temperature range below a certain value as compared with, for example, a coupling lens in which two or more lenses are combined. Moreover, it can be manufactured easily and inexpensively. At the same time, it is possible to reduce the size and weight.
  • the exit surface 12a which is a convex surface, is preferably formed as an aspheric surface. Further, when the entrance surface 12b is formed as a concave surface, the entrance surface 12b is also formed as an aspheric surface. Is preferred. Thus, if at least the exit surface 12a of the conversion lens 12 is formed of an aspherical surface, the aberration of the reference light L2 can be reduced.
  • the pitch size of the interference fringes recorded in the recording layer 21 also expands and contracts, and therefore the reference light L2 having the same wavelength ⁇ force as before.
  • the predetermined relationship black conditional expression
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a first configuration example of a light source used in the hologram reproduction apparatus of the present invention
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing a second configuration example.
  • the light source 11 is configured as a light source unit 30 including a plurality of laser light emitting means 31.
  • the light source unit 30 includes a base base 32 and an auxiliary base 33 that is positioned and fixed on the base base 32.
  • a plurality of laser light emitting means 31a, 31b, 31c, 31d are fixed to the surface of the base base 32 as a one-dimensional array arranged along a predetermined straight line.
  • Each of the laser light emitting means 31a, 31b, 31c, 31d is a laser light emitting means that is close but has different wavelength band forces.
  • the wavelength band does not overlap between adjacent laser emission means! /, But the configuration is preferred, but the wavelength band may be slightly overlapped.
  • the laser light emission having the different wavelength is performed.
  • Means 3 la, 31b, 31c, 3 Id One of the most suitable laser emission means If one means 31 is selected and used, the relation between the incident angle ⁇ of reference light L2 and the wavelength is a predetermined relation (black (Conditional expression) will be satisfied, so data information can be read accurately Will be able to. That is, since the wavelength variable range on the light source 11 side can be expanded, it is possible to provide a hologram reproduction apparatus that can cope with temperature fluctuations.
  • the plurality of laser light emitting means 3 la, 31b, 31c, and 3 Id are arranged in a row (one-dimensional array), they are positioned on the inner side near the optical axis OO.
  • the image heights of the laser emitting means 31a and 31d located on the outside of the laser emitting means 31b and 31c are larger, and as a result, aberration is increased.
  • each of the laser emission means 31a, 31b, 31c, 31d is equally close to the optical axis O—O on the surface of the base base 32,
  • the optical axis O—O force is also formed as a planar two-dimensional array arranged at equidistant positions.
  • the image height generated by each laser emitting means 31a, 31b, 31c, 31d is the maximum image in the one-dimensional array of the first configuration example (FIG. 3).
  • the height can be about 1Z3, and aberrations can be kept below a certain level.
  • holes 33a corresponding to the laser light emitting means 31a, 31b, 31c, 31d are formed on the stage 33A of the auxiliary base 33, and the holes 33a
  • the microlens 34 (34a, 34b, 34c, 34d) made of a plano-convex lens is provided.
  • the auxiliary base 33 is positioned by sliding on the end surface of the base base 32, so that each laser emission means 31a, 31b, 31c, 31d [on the optical axis [microphone mouth lens 34a, 34b, 34c, 34d can be arranged.
  • FIG. 5 is an explanatory view similar to FIG. 2 when a microlens is disposed on the optical path.
  • the laser light LI emitted from the laser light emitting means 31 (laser light emitting means 31a, 31b, 31c, 31d!) Is transmitted through the microlens 34 corresponding thereto. Injected toward the conversion lens 12 in a state where the diameter of the lens is enlarged. Then, the light is converted into reference light L2, which is parallel light after being further enlarged in the conversion lens 12.
  • the laser emitting means 31 is a VCSEL (surface emitting laser)
  • its beam diameter ⁇ 1 is extremely smaller than the effective diameter ⁇ 2 of the conversion lens 12 ( ⁇ 2 >> ⁇ 1) Therefore, the laser beam output from the laser emitting means 31 without using the microlens 34 is used.
  • the intensity distribution of the reference light L2 output from the conversion lens 12 becomes non-uniform.
  • the beam diameter ⁇ 1 of the laser light L1 output from the laser light emitting means 31 is enlarged by the microlens 34 in advance. By doing so, the intensity distribution of the reference light L2 output from the conversion lens 12 can be made uniform.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the optical system
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the optical system unit of FIG.
  • the optical system unit shown in FIG. 1 includes the light source unit 30, the conversion lens 12, and a fixed base 40 for positioning the positional relationship between the light source unit 30 and the conversion lens 12. Yes.
  • the light source unit 30 is the same as that shown in FIG. 4, and includes a two-dimensional array type laser light emitting means 31a, 31b, 31c, 31d and microlenses 34a, 34b, 34c, 34d corresponding thereto. Have. Note that through-holes 32a and 32a penetrating linearly in the Z direction are formed on the Z1 side and Z2 side surfaces of the base base 32 forming the light source unit 30.
  • the conversion lens 12 is a forward meniscus lens, and its outer periphery is fixed in a state where it is held on the inner wall of the lens barrel 16! Speak.
  • the fixed base 40 is formed by die-casting a rectangular parallelepiped aluminum or the like, and includes a first holding part 41 provided on the XI side in the figure and a first holding part 41 provided on the X2 side in the figure. 2 holding parts 46.
  • the first holding portion 41 includes side wall portions 42a and 42b that face each other in the Y direction shown in the drawing, and inclined surfaces 43a and 43b that incline near the intermediate portion in the height direction of the side wall portions 42a and 42b.
  • the facing distance T between the side wall part 42a and the side wall part 42b is set to be slightly larger than the outer dimension R of the lens barrel 16.
  • the inclined surface 43a and the inclined surface 43b are substantially V-shaped when viewed from the XI side, and when the conversion lens 12 is mounted inside the first holding portion 41, the lens barrel The 16 outer surfaces are held between the inclined surfaces 43a, 43b and the side walls 42a, 42b.
  • the both side wall portions 42a, 42b of the first holding portion 41 are formed with stagger walls 44a, 44b formed by bringing the opposing distance T of the side wall portions 42a, 42b close to each other.
  • the conversion lens 12 that has been positioned is fixed between the side wall portions 42a and 42b, the side wall portions 42a and 42b, and the stopper walls 44a and 44b using a UV-based adhesive.
  • a through hole 47 is formed in the end surface on the X2 side of the fixed base 40, which is pierced with a predetermined inner diameter by urging in the XI direction.
  • an adjustment concave portion 48 having a substantially U-shaped shape force extending in the X direction is formed in the body.
  • the light source unit 30 is mounted in the through hole 47 of the second holding portion 42.
  • the inner diameter of the through hole 47 is slightly larger than the outer dimension of the base base 32 of the light source unit 30. Therefore, the light source unit 30 can be moved along the through hole 47 in the X direction shown in the figure.
  • the tip end side of the base base 32 is The through holes 32a and 32a can be threaded.
  • the entire light source unit 30 can be moved in the optical axis direction (X direction) by moving the moving pin 51 in the XI or X2 direction. Therefore, the laser light emission means 31a to 31d constituting the light source 11 provided in the light source unit 30 and the conversion lens so that the reference light L2 emitted from the conversion lens 12 becomes highly accurate parallel light. Fine adjustment of the distance W to 12 can be easily performed. After the fine adjustment of the distance W is completed, the base base 32 is fixed in the through hole 47 using a UV-based adhesive.
  • the center of the optical axis of the optical unit 30 (the average of the optical axes of the laser emission means 31a, 31b, 31c, and 3 Id) and the conversion lens 12
  • the distance W can be adjusted with the optical axes aligned. That is, since the light source unit 30 can be assembled while ensuring the accuracy in the Y and Z directions, the assembly as a whole can be facilitated.
  • the light source unit 30 is fixed in the through hole 47 of the second holding portion 46, and then the conversion lens 12 on the first holding portion 41 side is adjusted in the X direction.
  • the distance W may be finely adjusted.
  • the case of the reflection type has been described as an example of the hologram recording medium.
  • the present invention is not limited to this and may be a transmission type recording medium.
  • a reproducing apparatus is described as an example of a hologram reproducing apparatus using a forward meniscus lens type conversion lens, but the present invention is not limited to this, or a recording apparatus or a recording and reproducing apparatus. It may be used for a recording / reproducing apparatus having both functions.
  • the present invention is not limited to this. However, it may be configured so that it can be swung freely with respect to two axes including one axis orthogonal to this. In this configuration, the direction of the reference light can be changed three-dimensionally.
  • FIG. 1 Configuration diagram showing an outline of a hologram reproducing apparatus as an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 An explanatory diagram of a conversion lens as a main part of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a first configuration example of a light source used in the hologram reproduction apparatus of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing a second configuration example
  • FIG. 5 is an explanatory view similar to FIG. 2 when a microlens is disposed on the optical path.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the assembled optical system unit of FIG.
  • FIG. 8 An explanatory diagram when a reverse meniscus collimator lens is used as a conventional example, explanation of symbols

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Description

明 細 書
ホログラム型再生装置
技術分野
[oooi] 本発明は、ホログラフィ記録媒体に多重記録されたデータ情報の記録および Zま たは再生を行うホログラム型再生装置に関する。
背景技術
[0002] 従来のホログラム型再生装置は、コリメータレンズをこのレンズの光軸に対し直交す る方向へ移動させることにより、記録媒体上の異なる位置に情報の記録を行うことが でき、また前記記録媒体に記録された情報を読み出せるようになつている（例えば、 特許文献 1参照)。
[0003] 上記特許文献 1に示すようなホログラム型再生装置では、コリメータレンズを前記直 交方向に移動させると、レーザ光の中心線がレンズの光軸に対し傾くことに起因する 像高 (物体高）が発生し、結果として収差が大きくなつてホログラムを正確に再生する ことが難しくなる。
[0004] そこで、従来は、例えば図 8に示すようなレンズの凸面が光源側を向く逆メニスカス 型のコリメータレンズ 1が採用されている（例えば、特許文献 2)。この場合、前記コリメ ータレンズ 1を前記直交方向（X方向）に移動させて前記像高がある程度大きくなる場 合であっても、前記収差を所望のレベル以下に抑えることが可能となる。
特許文献 1 :特開 2005— 032306号公報
特許文献 2：特開平 11— 120610号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] し力し、図 8に示すように、上記のような逆メニスカス型のコリメートレンズ 1は、入射 面 laにおいて一度レンズの光軸方向に絞られたビーム径カ 射出面 lb力 射出す るときに前記光軸 2から離れる方向に拡大させられることで平行光に変換させられる 構成であるため、コリメートレンズ 1の外径が大きくなりやすい。このためコリメートレン ズ 1を前記直交方向に移動させる駆動系の機構が大型化しやすぐさらには消電力 ィ匕も困難であると 、う問題がある。
[0006] また主点（レンズに入射する光 (延長線を含む）とレンズから射出する光 (延長線を 含む）の交点力 光軸に下ろした垂線が前記光軸と交わる点） 3の位置がコリメ一トレ ンズ 1の入射面 laよりも前側焦点 4の側に位置し、常にコリメートレンズ 1が焦点距離 WOの外側（図では右側）に位置すること〖こなる。このため、光学系システム全体とし ての小型化が難し 、と!/、う問題を有して 、る。
[0007] 本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、収差の発生を低く抑えるこ とができるとともに、光学系システム全体としての小型化及び消費電力の低減に適し たホログラム型再生装置を提供することを目的として!/、る。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明は、レーザー光放射領域がアレイ状に配置されてなる光源と、前記光源から 放射されたレーザ光を平行な参照光に変換する変換レンズと、前記参照光がデータ 情報を多重記録した記録媒体に対して所定の入射角となるように調整して出力する 参照光調整手段と、前記記録媒体力 再生されるホログラム情報を読み取って電気 信号に変換するデータ再生手段と、を備え、
前記変換レンズを中心として前記光源が設けられた側を入射側、前記参照光調整 手段が設けられた側を射出側としたときに、前記変換レンズは、その主点を前記射出 側に向けた姿勢で設けられて ヽることを特徴とするものである。
[0009] 上記において、前記参照光調整手段が、反射ミラーと、前記反射ミラーの角度を少 なくとも 1軸回りに揺動させることが可能な駆動手段とを有することが好ましい。
[0010] 上記手段では、例えば 2軸回りに反射ミラーを揺動させると、参照光の光軸の向き を例えば記録媒体の板厚方向に変えることが可能となる。このため、変換レンズを記 録媒体に近づけた実装配置が可能となるため、薄型のホログラム型再生装置を提供 でさるよう〖こなる。
[0011] 前記変換レンズは、前記射出側が凸面で形成され、前記入射側が平面又は凹面 で形成された順メニスカスレンズであることを特徴とするものが好ましい。
[0012] 上記手段では、光源と変換レンズの主点との間に前記変換レンズを配置することが でき、光源と反射ミラーまでの距離を短縮することができるため、光学系を形成するシ ステム全体を小型化することが可能となる。
[0013] また前記凹面と凸面の少なくとも一方が非球面で形成されていることが好ましぐさ らには前記凹面と凸面とがガラス製の単レンズであることが好ましい。
[0014] 上記手段では、収差レベルを所定の動作温度範囲において一定のレベル以下に 抑えることが可能となる。また容易且つ安価に製造することができる。
[0015] さらには、レンズの中央が周辺部側よりも厚い凸型であることを特徴とするものであ る。
すなわち、凸（正）のメニスカスレンズを用いることができる。
[0016] また前記光源が、複数のレーザ発光手段を一直線上に並べた 1次元アレイ型、また は平面上に並べた 2次元アレイ型であることを特徴とする。
[0017] 上記手段では、レーザ発光手段の配置を 2次元アレイ型にすると、 1次元アレイ型 の配置に比べて、レンズの像高を抑えることができる。よって、他のレーザに切り換え ても、すなわちいずれのレーザーを使用しても発生する収差を低く抑えることが可能 となる。
[0018] また前記レーザ発光手段の光軸上に、レーザ光の放射角を広げるマイクロレンズが 設けられて 、ることが好ま U、。
[0019] 上記手段では、ビーム径 (ビームの半値全幅）が小さな面発光レーザであっても、ビ ームを整形して参照光の強度分布を均一なものとすることができる。
例えば、前記マイクロレンズが平凹レンズである。
[0020] また光源と変換レンズとが固定される固定基台が設けられており、前記固定基台に は、前記光源の光軸中心と前記変換レンズの光軸とを一致させた状態で、前記光源 または前記変換レンズの少なくとも一方が前記光軸方向に沿って移動可能に保持さ れていることを特徴とする。
[0021] 上記手段では、変換レンズの焦点位置に光源が位置するように微調整することが できるため、参照光のデフォーカス成分を極小にすることができ、データ情報の再生 に影響を与えないホログラム型再生装置を提供することができる。
[0022] 前記光源が、複数のレーザ発光手段が設けられたベース基台と、前記レーザ発光 手段に対向する複数のマイクロレンズを備えた補助基台とからなる光源ユニットとして 形成されており、
前記マイクロレンズが前記ベース基台に設けられたレーザ発光手段の各軸上に配 置されるように、前記補助基台が前記ベース基台に位置決めされた状態で固定され ていることが好ましい。
[0023] 上記手段では、あら力じめ複数のレーザ発光手段とこれに対応する前記マイクロレ ンズとが微調整された状態でユニット化されているため、その後の組み立て作業や調 整を容易化することができ、結果として安価なホログラム型再生装置を提供すること が可能となる。
発明の効果
[0024] 本発明では、レーザ光を平行にする変換レンズの外形を小さくすること、および焦 点距離を短縮することができるため、光学系のシステムを全体として小型化すること ができる。
[0025] また像高を低く抑えることが可能となるため、変換レンズから出力される参照光の収 差を低く抑えることが可能となる。
発明を実施するための最良の形態
[0026] 図 1は本発明における実施の形態として、ホログラム型再生装置の概略を示す構成 図、図 2は本発明の主要部としての変換レンズの説明図である。なお、図 1のホロダラ ム型再生装置は透過型記録媒体の再生機構を示して!/、る。
[0027] 図 1に示すように、本発明のホログラム型再生装置 10は、主として光源 11、変換レ ンズ (コリメートレンズ） 12、反射ミラー 13、ミラー駆動手段 14および再生手段 15など 力もなる光学系のシステムで構成されている。
[0028] 前記光源 11は、例えば垂直共振器面発光レーザ（以下、 VCSEL (Vertical Cavity
Surface Emitting Laser)という）などレーザー光放射領域がアレイ状に配置されたレ 一ザ発光手段で構成されている。このようなものとしては、例えば後述するような複数 のレーザ発光手段が直線上に並べられた 1次元アレイまたは平面的に並べられた 2 次元アレイとして構成されたものがある。
[0029] 前記変換レンズ 12および反射ミラー 13は、前記光源 11の光路上に設けられてい る。前記反射ミラー 13はミラー駆動手段 14に設けられており、少なくとも 1軸（図 1で は Z軸）に対し図示 a 1方向および a 2方向に揺動自在に支持されて 、る。前記ミラ 一駆動手段は、例えば電磁駆動手段等を用いることにより前記反射ミラー 13の角度 (入射角および反射角）を微調整できるようになつている。すなわち、前記反射ミラー 13とミラー駆動手段 14とにより、いわゆるガルバノミラーが構成されている。
[0030] 前記変換レンズ 12は、前記光源 11と反射ミラー 13との間に設けられている。前記 変換レンズ 12は前記光源 11から入射したレーザ光 (発散光) L1を平行な光力もなる 参照光 L2に変換するものであり、前記参照光 L2は反射ミラー 13に向けて出力され るようになっている。
[0031] 次に、前記変換レンズ 12で平行な光に変換された前記参照光 L2は、前記反射ミラ 一 13において反射させられ、参照光 L3として記録媒体 20上の所定の位置を照光す る。
[0032] このとき、前記反射ミラー 13は、前記反射ミラー駆動手段 14によって前記記録媒体 20上の所定の位置を照光することができるように角度調整されている。このため、前 記反射ミラー 13から出力された前記参照光 L3は前記反射層 22において反射させら れ、記録媒体 20の外部に再生光 L4として出力されるようになって 、る。
[0033] この実施の形態に示す記録媒体 20はいわゆる反射型記録媒体であり、干渉縞を 記録することが可能な記録層 21の下部に反射層 22を有する構成である。なお、前 記記録層 21内には多数のデータ情報を示すホログラムが、干渉縞（巿松模様状の 2 次元的なドットパターン）として記録角度を変えた状態で多重に記録されている。この ため、前記再生光 L4には前記干渉縞によるデータ情報が含まれて!/ヽる。
[0034] 前記再生手段 15は、前記記録媒体 20から出力される前記再生光 L4の光路上に 設けられている。前記再生手段 15としては、例えば CCDや CMOSイメージセンサな どを用いることが可能である。前記再生光 L4が所定の入射角 Θで前記再生手段 15 に照光されると、前記再生手段 15が前記再生光 L4に含まれる多数のデータ情報の うち、前記入射角 Θと前記再生光 L4の波長えとによる関係が所定のブラック条件式 に合致する位置に記録されたデータ情報のみを読み出すことが可能とされている。
[0035] そして、前記反射ミラー駆動手段 14を駆動させ、前記反射ミラー 13の角度を微調 整することにより、記録媒体 20に入射する参照光 L3の入射角 Θを変えることができ るため、前記記録媒体 20の記録層 21に多重に記録されている個々のデータ情報を それぞれ読み出すことが可能となる。
[0036] ここで図 2に示すように、変換レンズ 12を中心に、前記前記光源 11が設けられてい る X2側を入射側、反射ミラー 13が設けられている XI側を射出側と定義した場合、前 記変換レンズ 12は前記射出側 (XI側）の面 (以下、「射出面」という。） 12aが図示 XI 方向に向力つて凸状に突出する凸面で形成され、入射側 (X2側）の面 (以下、「入射 面」という。 ) 12bが平面または図示 XI方向に向力つて凹状に窪む凹面で形成された 順メニスカスレンズが好まし 、。
[0037] 図 2に示すように、このような順メニスカスレンズで形成された前記変換レンズ 12で は、入射面 12bが平面である場合には、レンズに入射した光（レーザ光 L1)の延長線 (実線) Llaとレンズから射出する光 (参照光 L2)の交点 PI, P1から下ろした垂線と 前記光軸 O— Oとの交点である主点 Q1が、少なくともレンズの板厚方向（X方向）の 中心 12 Aよりも射出側に位置するようになる。また入射面 12bが凹面である場合には 、レンズに入射した光（レーザ光 L1)の延長線 (点線) Libとレンズから射出する光（ 参照光 L2)の交点 P2, P2から下ろした垂線と前記光軸 O— Oとの交点である主点 Q 2が、前記変換レンズ 12の射出側の外部に位置するようになる。
[0038] このため、前記光源 11 (焦点）から前記主点 Q1又は Q2までの距離である焦点距 離 W1又は W2内に前記変換レンズ 12のほとんどの部分を配置することができる。よ つて、ホログラム型再生装置 10を形成する光学系のシステムの全体を小型化するこ とが可能である。
[0039] また前記変換レンズ 12を構成する順メニスカスレンズは、上記従来の説明の欄で 説明した逆メニスカスと異なり一度レーザ光 L1の直径を光軸方向に絞る必要がない 。このため、前記レーザ光 L1が透過する変換レンズ 12の有効径を小さくすることがで き、さらには外形寸法を小さく抑えることが可能となる。
[0040] また前記変換レンズ 12は、ガラス製の単レンズとして射出面 12aと入射面 12bとが 一体に形成されたものが好ましい。このよう〖こすると、例えば 2枚以上のレンズを組み 合わせたカップリングレンズに比較し、所定の動作温度範囲における収差レベルを 一定値以下に保証することが可能となる。また容易且つ安価に製造することができる とともに小型化及び軽量化も図ることが可能となる。
[0041] また凸面となる前記射出面 12aは非球面として形成されたものが好ましぐさらに入 射面 12bが凹面で形成されている場合には前記入射面 12bも非球面で形成される 構成が好ましい。このように、少なくとも変換レンズ 12の射出面 12aを非球面で形成 すると、参照光 L2の収差を小さくすることが可能となる。
[0042] ところで、環境温度変化により前記記録媒体 20が変形すると、前記記録層 21内に 記録されている干渉縞のピッチ寸法も伸縮を起すため、これまでと同じ波長 λ力もな る参照光 L2を同じ入射角 Θで前記記録媒体 20に入射させても所定の関係 (ブラック 条件式)を満たさなくなり、結果として前記データ情報を正しく読み出せなくなる場合 がある。
[0043] そこで、以下には記録媒体 2内に記録されている干渉縞が伸縮を起した場合であ つても正し!/、再生を可能とするホログラム型再生装置につ 、て説明する。
[0044] 図 3は、本発明のホログラム型再生装置に用いられる光源についての第 1の構成例 を示す分解斜視図、図 4は第 2の構成例を示す分解斜視図である。
[0045] 図 3に示すように光源 11は、複数のレーザ発光手段 31を備えた光源ユニット 30と して構成されている。
[0046] 前記光源ユニット 30は、ベース基台 32と前記ベース基台 32上に位置決めされて 固定される補助基台 33とを有して 、る。前記ベース基台 32の表面には複数のレー ザ発光手段 31a, 31b, 31c, 31dが所定の直線上に沿って並ぶ 1次元アレイとして 固定されている。各レーザ発光手段 31a, 31b, 31c, 31dは近接するが互いに異な る波長帯域力もなるレーザ発光手段である。前記波長帯域は、隣り合うレーザ発光手 段間でオーバーラップすることのな!/、構成が好ま 、が、わずかにオーバーラップす る構成であってもよい。
[0047] このような構成の光源ユニット 30では、環境温度の変化によって記録媒体中に記 録された干渉縞のピッチ寸法に伸縮が生じた場合であっても、前記異なる波長を有 するレーザ発光手段 3 la, 31b, 31c, 3 Idの中力もいずれか最適な一のレーザ発光 手段 31を選択して使用すれば、参照光 L2の入射角 Θと波長えとの関係が所定の関 係 (ブラック条件式)が満たされるようになるため、データ情報を正確に読み出すこと ができるようになる。すなわち、光源 11側の波長可変範囲を広げることができるため、 温度変動にも対応したホログラム型再生装置を提供することが可能となる。
[0048] ただし、上記実施の形態では複数のレーザ発光手段 3 la, 31b, 31c, 3 Idがー列 に並ぶ構成（ 1次元アレイ)であるため、光軸 O— Oに近 ヽ内側に位置するレーザ発 光手段 31b, 31cに比較して、その外側に位置するレーザ発光手段 31a, 31dによる 像高の方が大きくなり、結果として収差が大きくなる。
[0049] そこで、図 4に第 2の構成例として示すものでは、前記ベース基台 32の表面に、各 レーザ発光手段 31a, 31b, 31c, 31dの各々を等しく光軸 O— Oに近づけ、前記光 軸 O— O力も等距離の位置に周設された平面的な 2次元アレイとして形成している。
[0050] 図 4に示す実施の形態に示すものでは、各レーザ発光手段 31a, 31b, 31c, 31d によって発生する像高は、上記第 1の構成例（図 3)の 1次元アレイにおける最大像高 の約 1Z3程度とすることができ、収差を一定レベル以下に低く抑えることが可能とな る。
[0051] また図 3および図 4に示すものでは、前記補助基台 33のステージ 33A上に前記レ 一ザ発光手段 31a, 31b, 31c, 31dに対応する孔 33aを形成し、各孔 33a内に例え ば平凸レンズからなるマイクロレンズ 34 (34a, 34b, 34c, 34d)を設けた構成として いる。
[0052] 前記補助基台 33は、ベース基台 32の端面上でスライドさせて位置決めすることに より、各レーザ発光手段 31a, 31b, 31c, 31d【こ光軸上【こマイク口レンズ 34a, 34b, 34c, 34dを配置することが可能となっている。
[0053] 図 5は光路上にマイクロレンズを配置した場合における図 2同様の説明図である。
図 5【こ示すよう【こ、レーザ発光手段 31 (レーザ発光手段 31a, 31b, 31c, 31dの!/、 ずれか）から放射されたレーザ光 LIは、これに対応するマイクロレンズ 34においてビ 一ム径が拡大された状態で、変換レンズ 12に向けて射出される。そして、前記変換レ ンズ 12においてさらに拡大された後の平行な光である参照光 L2に変換される。
[0054] 前記レーザ発光手段 31は VCSEL (面発光レーザ)であるため、そのビーム径 φ 1 は前記変換レンズ 12の有効径 φ 2に比較して極めて小さい（φ 2 > > φ 1) οこのた め、前記マイクロレンズ 34を使用しないで前記レーザ発光手段 31から出力されたレ 一ザ光 LIを前記変換レンズ 12に直接入射させると、前記変換レンズ 12から出力さ れる参照光 L2の強度分布が不均一となる。しかし、本実施の形態に示すように、変 換レンズ 12に入射する前に、あら力じめ前記レーザ発光手段 31から出力されたレー ザ光 L1のビーム径 φ 1を前記マイクロレンズ 34で拡大させておくと、前記変換レンズ 12から出力される参照光 L2の強度分布を均一化させることができる。
[0055] 次に、上記光源ユニット 30を有する光学系ユニットの組み立て方法について説明 する。
[0056] 図 6は光学系システムの分解斜視図、図 7は図 6の光学系ユニットを^ &み立てた状 態を示す断面図である。
[0057] 図 1に示す光学系ユニットは、前記光源ユニット 30と、変換レンズ 12と、前記光源 ユニット 30と変換レンズ 12との位置関係を位置決めするための固定基台 40とから構 成されている。
[0058] 前記光源ユニット 30は上記図 4に示すものと同様であり、 2次元アレイ型のレーザ 発光手段 31a, 31b, 31c, 31dと、これらに対応するマイクロレンズ 34a, 34b, 34c , 34dを有している。なお、光源ユニット 30を形成するベース基台 32の Z1側および Z 2側の面には、 Z方向に直線的に貫通する貫通孔 32a, 32aが形成されている。
[0059] 前記変換レンズ 12は順メニスカスレンズであり、その外周がレンズ鏡筒 16の内壁に 保持された状態で固定されて！ヽる。
[0060] また固定基台 40は、直方体形状のアルミニウムなどをダイカスト成形するなどして 形成されており、図示 XI側に設けられた第 1の保持部 41と、図示 X2側に設けられた 第 2の保持部 46とを有して ヽる。
[0061] 前記第 1の保持部 41は、図示 Y方向において互いに対向し合う側壁部 42a、 42bと 、側壁部 42a、 42bの高さ方向の中間部付近力 傾斜する傾斜面 43a, 43bとを有し ている。側壁部 42aと側壁部 42bとの対向距離 Tは、前記レンズ鏡筒 16の外形寸法 Rよりもわずかに大きく設定されている。前記傾斜面 43aと傾斜面 43bとは XI側から 見たときに略 V字状を形成しており、前記第 1の保持部 41の内部に前記変換レンズ 1 2を装着すると、前記レンズ鏡筒 16の外面が両傾斜面 43a, 43bと両側壁部 42a, 4 2bの間に挟まれた状態で保持されるようになって!/ヽる。 [0062] また前記第 1の保持部 41の前記両側壁部 42a, 42bには、両側壁部 42a, 42bの 前記対向距離 Tを互いに接近させて形成したストツバ壁 44a, 44bが形成されて ヽる 。このため、前記変換レンズ 12を X2方向に移動させて前記レンズ鏡筒 16の X2側の 端面を前記ストツバ壁 44a, 44bに押し付けることにより、前記変換レンズ 12を前記第 1の保持部 41内に位置決めすることが可能となっている。なお、位置決めが完了した 前記変換レンズ 12は、前記両側壁部 42a, 42b、両側壁部 42a, 42bおよびストッパ 壁 44a, 44bとの間で UV系の接着剤を用いて固定される。
[0063] 前記第 2の保持部 46は、固定基台 40の X2側の端面には XI方向に向力つて所定 の内径寸法で剖り貫かれた貫通穴 47が形成されている。前記貫通穴 47の Z1側の 面には、 X方向に延びる略 U次形状力もなる調整凹部 48がー体に形成されている。
[0064] 光源ユニット 30は、前記第 2の保持部 42の貫通穴 47内に装着される。前記貫通穴 47の内径寸法は、前記光源ユニット 30のベース基台 32の外形寸法よりもわずかに 大きな寸法で形成されている。このため、光源ユニット 30を前記貫通穴 47に沿って 図示 X方向に移動させることが可能とされて 、る。
[0065] このため、例えば図 7に点線で示すように、前記固定基台 40の外部から調整凹部 4 8に調整用の移動ピン 51を挿入すると、その先端部側を前記ベース基台 32の貫通 孔 32a, 32a内に揷通させることができる。このようにすると、前記移動ピン 51を XIま たは X2方向に移動させることにより、光源ユニット 30全体を光軸方向（X方向）に移 動させることができる。このため、前記変換レンズ 12から射出される参照光 L2が精度 の高い平行光となるように、前記光源ユニット 30内に設けられた光源 11を構成する 各レーザ発光手段 31aないし 31dと前記変換レンズ 12との間の距離 Wの微調整を容 易に行うことができる。なお、前記距離 Wの微調整が完了した後には、 UV系の接着 剤を用いてベース基台 32が貫通穴 47内に固定される。
[0066] 上記組み立て方法では、前記固定基台 40を用いることにより、光学ユニット 30の光 軸の中心（各レーザ発光手段 31a, 31b, 31c, 3 Idの光軸の平均）と変換レンズ 12 の光軸を一致させた状態で前記距離 Wを合わせ込むことができる。すなわち、 Yおよ び Z方向の精度を確保しつつ光源ユニット 30を組み立てることができるため、全体と しての組み立てを容易化することができる。 [0067] なお、上記組み立て方法は光源ユニット 30を第 2の保持部 46の前記貫通穴 47内 に固定した後に、第 1の保持部 41側の変換レンズ 12を X方向に調整することにより、 前記距離 Wの微調整を行うものであってもよ 、。
[0068] 上記実施の形態では、ホログラム用の記録媒体として反射型の場合を例示して説 明したが、本発明はこれに限られるものではなぐ透過型の記録媒体であってもよい
[0069] また順メニスカスレンズ型の変換レンズを用いたホログラム型再生装置として再生装 置の場合を例示して説明したが、本発明はこれに限られるものではなぐ記録装置、 あるいは記録と再生の両機能を備えた記録再生装置に用いられるものであつてもよ い。
[0070] また上記実施の形態では、ミラー駆動手段 14によって反射ミラー 13が 1軸（図 1で は Z軸）回りに揺動させられる構成を示して説明したが、本発明はこれに限られるもの ではなぐこれと直交する 1軸を加えた 2軸に対して揺動自在に駆動される構成であ つてもよい。この構成では、参照光の向きを立体的に変えることができる。
図面の簡単な説明
[0071] [図 1]本発明における実施の形態として、ホログラム型再生装置の概略を示す構成図 [図 2]本発明の主要部としての変換レンズの説明図、
[図 3]本発明のホログラム型再生装置に用いられる光源についての第 1の構成例を示 す分解斜視図、
[図 4]図 4は第 2の構成例を示す分解斜視図、
[図 5]光路上にマイクロレンズを配置した場合における図 2同様の説明図、
[図 6]光学系システムの分解斜視図、
[図 7]図 6の光学系ユニットを組み立てた状態を示す断面図、
[図 8]従来例として、逆メニスカス型のコリメータレンズを採用した場合の説明図、 符号の説明
[0072] 10 ホログラム型再生装置 12 変換レンズ 0頃メニスカスレンズ）
12a 射出面
12b 入射面
13 反射ミラー
14 ミラー駆動手段
15 再生手段
16 レンズ鏡筒
20 記録媒体
21 記録層
22 反射層
30 光源ユニット
31 , 31a, 31b, 31c, 31d レーザ発光手段
32 ベース基台
33 補助基台
34, 34a, 34b, 34c, 34d マイクロレンズ（平凹レンズ)
40 固定基台
41 第 1の保持部
42a, 42b 側壁部
43a, 43b 傾斜面
44a, 44b ストッパ壁
46 第 2の保持部
47 貫通穴
48 調整凹部
O 光軸
Q, Ql , Q2 主点

Claims

請求の範囲
[1] 二以上のレーザー光放射領域がアレイ状に配置されてなる光源と、前記光源から 放射されたレーザ光を平行な参照光に変換する変換レンズと、前記参照光がデータ 情報を多重記録した記録媒体に対して所定の入射角となるように調整して出力する 参照光調整手段と、前記記録媒体力 再生されるホログラム情報を読み取って電気 信号に変換するデータ再生手段と、を備え、
前記変換レンズを中心として前記光源が設けられた側を入射側、前記参照光調整 手段が設けられた側を射出側としたときに、前記変換レンズは、その主点を前記射出 側に向けた姿勢で設けられていることを特徴とするホログラム型再生装置。
[2] 前記参照光調整手段が、反射ミラーと、前記反射ミラーの角度を少なくとも 1軸回り に揺動させることが可能な駆動手段とを有することを特徴とする請求項 1記載のホロ グラム型再生装置。
[3] 前記変換レンズは、前記射出側が凸面で形成され、前記入射側が平面又は凹面 で形成された順メニスカスレンズであることを特徴とする請求項 1または 2記載のホロ グラム型再生装置。
[4] 前記凹面と凸面の少なくとも一方が非球面で形成されていることを特徴とする請求 項 3記載のホログラム型再生装置。
[5] レンズの中央が周辺部側よりも厚い凸型であることを特徴とする請求項 1ないし 4の
Vヽずれか一項に記載のホログラム型再生装置。
[6] 前記光源が、複数のレーザ発光手段を一直線上に並べた 1次元アレイ型、または 平面上に並べた 2次元アレイ型であることを特徴とする請求項 1ないし 5のいずれか 一項に記載のホログラム型再生装置。
[7] 前記レーザ発光手段の光軸上に、レーザ光の放射角を広げるマイクロレンズが設 けられていることを特徴とする請求項 6記載のホログラム型再生装置。
[8] 前記マイクロレンズが平凹レンズであることを特徴とする請求項 7記載のホログラム 型再生装置。
[9] 光源と変換レンズとが固定される固定基台が設けられており、前記固定基台には、 前記光源の光軸中心と前記変換レンズの光軸とを一致させた状態で、前記光源また は前記変換レンズの少なくとも一方が前記光軸方向に沿って移動可能に保持されて いることを特徴とする請求項 1記載のホログラム型再生装置。
前記光源が、複数のレーザ発光手段が設けられたベース基台と、前記レーザ発光 手段に対向する複数のマイクロレンズを備えた補助基台とからなる光源ユニットとして 形成されており、
前記マイクロレンズが前記ベース基台に設けられたレーザ発光手段の各軸上に配 置されるように、前記補助基台が前記ベース基台に位置決めされた状態で固定され ていることを特徴とする請求項 1の記載のホログラム型再生装置。
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