WO2007096972A1 - ホログラフィック記録装置 - Google Patents

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WO2007096972A1
WO2007096972A1 PCT/JP2006/303301 JP2006303301W WO2007096972A1 WO 2007096972 A1 WO2007096972 A1 WO 2007096972A1 JP 2006303301 W JP2006303301 W JP 2006303301W WO 2007096972 A1 WO2007096972 A1 WO 2007096972A1
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light
relay lens
holographic recording
information
recording device
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PCT/JP2006/303301
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French (fr)
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Hiroyasu Yoshikawa
Kouichi Tezuka
Kazushi Uno
Yasumasa Iwamura
Yuzuru Yamakage
Original Assignee
Fujitsu Limited
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
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    • G11B7/00Recording 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
    • G11B7/004Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B7/0065Recording, reproducing or erasing by using optical interference patterns, e.g. holograms
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • GPHYSICS
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    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
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    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic 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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    • G03H1/16Processes or apparatus for producing holograms using Fourier transform
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    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/26Processes 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 holographic recording apparatus that records information on a recording medium in a holographic manner.
  • an interference pattern is generated on a recording medium using information light having two-dimensional page information and reference light separated from the same luminous flux as the information light. Record.
  • the recorded light of the recording medium is irradiated with reference light used for recording, and the reproduced light from the recording medium is imaged on a two-dimensional page photodetector.
  • Patent Document 1 describes a holographic recording apparatus using a shift multiplexing method.
  • Figure 11 shows a typical configuration example of such a holographic recording device.
  • a holographic recording device X shown in FIG. 11 is a device that records information on a recording medium Y by a shift multiplexing method and reproduces the recorded information.
  • the recording medium Y is formed by sandwiching a recording layer 991 using a photopolymer or the like as a recording material between a substrate 990 made of a glass plate or the like and a reflective layer 992.
  • This recording medium Y can record the interference pattern between the information light and the reference light as a change in the refractive index of the recording material.
  • the laser light emitted from the light source 901 is converted into parallel light by the collimator lens 902 and enters the beam splitter 903.
  • the laser light is separated by the beam splitter 903 into information light emitted downward in FIG. 11 and reference light emitted rightward.
  • the beam diameter of the information light is expanded by the beam expanders 904a and 904b composed of combination lenses, and the information light is transmitted to the spatial light modulator 905.
  • the information light is modulated into light including two-dimensional page information by a spatial light modulator 905.
  • Information light emitted from the spatial light modulator 905 passes through the beam splitter 906 and enters the objective lens 908.
  • the information light is condensed on the recording layer 991 by the objective lens 908.
  • the reference light is reflected by the reflecting mirrors 910a and 910b, and is irradiated on the portion of the recording layer 991 where the information light is irradiated.
  • Information recorded on the recording layer 991 by such information light and reference light is reproduced by irradiating only the reference light to the recording layer 991. That is, when the recording layer 991 is irradiated with the reference light, reproduction light including the two-dimensional page information is generated. The reproduction light is folded back upward in FIG. 11 by the reflection layer 992 and enters the objective lens 908. The reproduction light converted into parallel light by the objective lens 908 is bent leftward in FIG. 11 by the beam splitter 906 and enters the photodetector 915. The photodetector 915 extracts the two-dimensional page information included in the reproduction light as an electrical signal.
  • the holographic recording apparatus X employs a shift multiplexing system in which information is multiplexed and recorded while the recording position is shifted minutely.
  • this shift multiplexing method it is necessary to perform recording and reproduction while accurately irradiating the recording medium Y with reference light, and thus a complicated device is required as a control means for the recording medium Y.
  • a holographic recording apparatus using an angle multiplexing method that performs multiple recording by changing the incident angle of the reference light it is difficult to control the reflecting mirror for irradiating the reference light.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-235312
  • the present invention has been conceived under such circumstances, and provides a holographic recording apparatus that can be implemented simply and has a multiplexing method that further increases recording density. This is an issue.
  • a holographic recording device includes a light source unit that emits a coherent light beam, a beam splitter that separates the light beam emitted from the light source unit into at least two light beams, and a beam splitter that separates the light beam.
  • One of the luminous fluxes A spatial light modulator that modulates information light having information; a relay lens that transmits the information light; and an objective lens that emits the information light transmitted by the relay lens toward a recording medium.
  • the lens includes a first relay lens close to the spatial light modulator, and a second relay lens located at a fixed distance from the first relay lens and close to the objective lens,
  • a holographic recording apparatus that uses another of the light beams separated by the beam splitter as reference light that interferes with the information light in the recording medium, comprising: a second relay lens; and an objective lens. It is characterized by the variable optical distance between them.
  • a converging portion of information light directed from the first relay lens to the second relay lens is passed. Aperture is placed.
  • the physical distance between the second relay lens and the objective lens is configured to be variable.
  • an optical element having a predetermined thickness and a variable refractive index is disposed on the path of the information light between the second relay lens and the objective lens.
  • the optical element is a liquid crystal element whose refractive index changes according to an applied voltage.
  • the thickness varies depending on the position and is transparent in a direction intersecting the path of the information light.
  • the member is placed.
  • the transparent member is a member having a substantially disc shape or a substantially donut disc shape in which segments having different thicknesses are arranged in the circumferential direction, and the transparent member takes a desired rotational position.
  • the selected segment is positioned on the path of the information light.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a holographic recording device according to the present invention.
  • 2 is an explanatory diagram of multiple recording by the holographic recording device of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of multiple recording by the holographic recording device of FIG. 1.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of multiple recording by the holographic recording device of FIG. 1.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram at the time of recording / reproducing by the holographic recording device of FIG. 1.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram at the time of recording / reproduction by the holographic recording apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a second embodiment of a holographic recording apparatus according to the present invention.
  • FIG. 8 is a configuration diagram showing a third embodiment of a holographic recording apparatus according to the present invention.
  • FIG. 9 is a configuration diagram showing a holographic recording device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is an enlarged view of the rotating plate element in FIG.
  • FIG. 11 is a configuration diagram showing an example of a conventional holographic recording apparatus.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a holographic recording device according to the present invention.
  • a holographic recording device A1 shown in FIG. 1 is a device that performs holographic recording by irradiating a recording medium B1 with information light and reference light.
  • the holographic recording device A1 includes a light source 1, a collimator lens 2, a beam splitter 3, beam expanders 4a and 4b, a spatial light modulator 5, a beam splitter 6, and a relay lens.
  • the condenser lenses 14a and 14b and the photo detector 15 are provided.
  • Other components not shown include a rotating mechanism for rotating the recording medium B 1 as a rotating disk and a moving mechanism for moving the optical system such as the object lens 8 in the radial direction of the recording medium B 1. ing. Further, a moving mechanism for moving the objective lens 8 and the recording medium B1 in the vertical direction in FIG. 1 is also provided.
  • the light source 1 is, for example, a semiconductor laser light oscillation device, and emits laser light as coherent light with a relatively narrow band and high coherence during recording and reproduction.
  • the collimator lens 2 converts the laser light emitted from the light source 1 into parallel light. Output from collimator lens 2
  • the laser beam is introduced into the beam splitter 3 and separated into information light and reference light.
  • the information light reflected by the beam splitter 3 and emitted downward in FIG. 1 enters the beam expanders 4a and 4b.
  • the beam expanders 4a and 4b are composed of combination lenses, and guide the information light to the spatial light modulator 5 while expanding the diameter of the information light.
  • the reference light transmitted through the beam splitter 3 and emitted in the right direction in FIG. 1 is reflected by the reflecting mirrors 10a and 10b and travels toward the recording galvanometer mirror 11. It is desirable to use a polarizing plate or the like so that the information light and the reference light are conjugated.
  • the spatial light modulator 5 is, for example, a liquid crystal display device, and modulates and emits light incident during recording into light representing a two-dimensional pixel pattern.
  • the pixel pattern created by the spatial light modulator 5 is changed according to the information to be recorded.
  • the information light emitted from the spatial light modulator 5 passes through the beam splitter 6 and is guided to the relay lenses 7a and 7b and the objective lens 8, and finally irradiated to the recording medium B1.
  • the relay lenses 7a and 7b are installed on the information light path so that the distance force between the lenses is equal to the sum of the focal lengths of the respective lenses. For this reason, there is a position between the relay lenses 7a and 7b, which is a focal point shared by both lenses, and the information light once converges at that position and then enters the relay lens 7b.
  • the light shielding plate 9 is installed so that the position where the information light is focused and focused is opened as a diaphragm 9a and the surroundings are blocked. The light shielding plate 9 can block the light that has passed through the relay lens 7a and does not converge near the focal point, and can prevent extra light from reaching the relay lens 7b.
  • the information light emitted from the relay lens 7b is close to parallel light incident on the objective lens 8 almost perpendicularly.
  • the distance between the objective lens 8 and the recording part of the recording medium B1 should be equal to the focal length of the objective lens 8. In this way, the information light that has become substantially parallel light is focused on the recording medium B1 by the objective lens 8.
  • the reference light reaching the recording galvanometer mirror 11 is guided by the condenser lenses 12a and 12b, and irradiates the recording medium B1 from the upper right direction in FIG.
  • the recording galvanometer mirror 11 is configured to change the incident angle of the reference light during recording.
  • the recording galvanometer mirror 11 and the condenser lenses 12a and 12b are arranged so that the reference light can irradiate a region including the region irradiated by the information light on the recording medium B1.
  • the recording medium Bl is formed by sandwiching a recording layer 91 made of a photopolymer or the like as a recording material from above and below in FIG. 1 with a substrate 90 made of a glass plate or the like.
  • the recording layer 91 can record an interference pattern caused by the information light and the reference light as a change in refractive index.
  • the reflecting mirror 10b is removed, the reference light reflected by the reflecting mirror 10a reaches the reflecting mirror 10c, and further proceeds to the reproducing galvanometer mirror 13.
  • the reproducing galvanometer mirror 13 is configured to change the incident angle of the reference beam.
  • the reference light reflected by the reproducing galvanometer mirror 13 is guided to the condensing lenses 14a and 14b, and proceeds to the recording medium B1 from the lower left direction in FIG. At this time, the incident angle of the reference light for reproduction to the recording medium B1 is adjusted by the reproducing galvanometer mirror 13 so as to be equal to the incident angle of the reference light for recording to the recording medium B1.
  • the recording medium B1 When the recording medium B1 is irradiated with the reference light, the recording medium B1 emits reproduction light upward in FIG. This reproduction light enters the objective lens 8 as shown in FIG. Furthermore, it is emitted as parallel light from the objective lens 8 and enters the relay lens 7b. The light exits from the relay lens 7b, converges at the aperture 9a, enters the relay lens 7a, and is incident on the beam splitter 6 as parallel light. This reproduction light is reflected by the beam splitter 6, is emitted to the left side in FIG. 1, and reaches the photodetector 15.
  • the photodetector 15 has a CCD area sensor or CMOS area sensor force, and a light reception signal corresponding to the pixel pattern represented by the reproduction light can be obtained. Based on this received light signal, information corresponding to the pixel pattern at the time of recording is reproduced.
  • the holographic recording device A1 is configured to be able to change the interval between the relay lens 7b and the objective lens 8.
  • the distance between the relay lenses 7a and 7b and the distance between the objective lens 8 and the recording medium B1 remain fixed. That is, it is preferable that the rotation mechanism on which the recording medium B1 is mounted and the objective lens 8 are connected to be integrated and movable in the vertical direction in FIG.
  • the galvanometer mirrors 11, 13, the condensing lenses 12a, 12b, 14a, 14b, and the reflecting mirrors 10b, 10c may be connected to the rotating mechanism so as to be movable together.
  • relay lenses 7a and 7b and the light shielding plate 9 are integrated, and the beam splitter 6 and the objective are combined. It may be configured to be movable between the lenses 8.
  • the holographic recording device A1 can perform multiplex recording by changing the distance between the relay lens 7b and the objective lens 8. That is, the holographic recording apparatus A1 can perform defocus multiplexing in addition to the conventional angle multiplexing recording and shift multiplexing recording.
  • defocus multiplexing of the holographic recording device A1 will be described with reference to FIGS. 2 to 6 illustrate the spatial light modulator 5, the beam splitter 6, the relay lenses 7a and 7b, the aperture 9a, the objective lens 8, the condensing lenses 12b and 14b, the photo detector 15, and the recording medium B1. . In each figure, the course of laser light emitted from three locations on the spatial light modulator 5 is shown.
  • the spatial light modulator 5 is generally slit-shaped, a plurality of diffracted lights are generated when the laser light passes. A part of the force that blocks most of the diffracted light by the stop 9a partly passes through the stop 9a together with the main laser light and proceeds to the recording medium B1. Figures 2-6 also show such diffracted light.
  • FIG. 2 shows a case where the distance between the relay lens 7b and the objective lens 8 is set to be longer than the sum of the focal length of the relay lens 7b and the focal length of the object lens 8, and recording is performed on the recording medium B1. ing .
  • the diffracted light of the laser light emitted from the objective lens 8 is converged.
  • Fig. 3 shows a case where the distance between the relay lens 7b and the objective lens 8 is equal to the sum of the focal length of the relay lens 7b and the focal length of the object lens 8 and recording is performed on the recording medium B1. ing .
  • the diffracted light of the laser light emitted from the objective lens 8 is parallel to the main laser light.
  • FIG. 4 shows a case where the distance between the relay lens 7b and the objective lens 8 is set to be shorter than the sum of the focal length of the relay lens 7b and the focal length of the object lens 8 and recording is performed on the recording medium B1. ing .
  • the diffracted light of the laser light emitted from the objective lens 8 is diffused.
  • the laser beams in FIGS. 2 to 4 have different collimation degrees at the convergence positions due to the difference in the distance between the relay lens 7b and the objective lens 8.
  • the recording position on the recording medium B1 is set to the same position and irradiated from the condenser lens 12b.
  • the incident angle of the reference light to the recording medium Bl is the same.
  • the reproduction light corresponding to the recording in FIG. 2 does not converge and diffuses when passing through the relay lens 7b. Not reachable.
  • the reproduction light corresponding to the recording in FIG. 3 passes through the same path as the information light in FIG. 3, is reflected by the beam splitter 6, and enters the photodetector 15.
  • the reproduction light corresponding to the recording in FIG. 4 diffuses when passing through the relay lens 7b, and most of the light is blocked by the light shielding plate 9, so that it does not reach the relay lens 7a. That is, the recorded information can be reproduced only when the distance between the relay lens 7b and the objective lens 8 coincides during recording and reproduction. For this reason, crosstalk is avoided in the defocus multiplex recording in the holographic recording apparatus A1.
  • the holographic recording apparatus A1 can perform defocus multiplex recording that can be realized with a relatively simple configuration. Further, the recording density can be further increased by using the angle multiplex method and the shift multiplex method together. Can be increased. In addition, crosstalk can be easily avoided in the holographic recording device A1.
  • FIG. 7 shows a second embodiment of the holographic recording apparatus according to the present invention.
  • the holographic recording device A2 shown in FIG. 7 is a device that performs holographic recording by irradiating the recording medium B2 with information light and reference light.
  • the holographic recording device A2 includes a light source 1, a collimator lens 2, a reflecting mirror 23, beam expanders 4a and 4b, a spatial light modulator 5, and beam splitters 6, 21, and 22.
  • the relay lenses 7a and 7b, the objective lens 8 the light shielding plate 9 provided with the aperture 9a, the reflecting mirrors lOd and 10e, the diffusion plate 24, and the photodetector 15.
  • the same or similar components as those in the first embodiment are given the same reference numerals.
  • the laser light from the light source 1 is separated into information light and reference light by the beam splitter 21.
  • the information light path is the same as that of the holographic recording device A1. , 10e, and is guided to enter the objective lens 8 by the beam splitter 22. Since the phase of the reference light varies to some extent in order to interfere with the information light, it is preferable to use the reference light. Therefore, a diffusion plate 24 is installed on the path of the reference light.
  • the holographic recording device A2 is also provided with a mechanism for changing the distance between the relay lens 7b and the objective lens 8 as in the holographic recording device A1.
  • the recording medium B2 is formed by sandwiching a recording layer 91 using a photopolymer or the like as a recording material between a substrate 90 made of a glass plate or the like and a reflective layer 92.
  • the recording layer 91 is the same as that of the recording medium B1.
  • the reflective layer 92 is a metal layer having a mirror-like contact surface with the recording layer 91.
  • recording is performed by irradiating the same objective lens force recording medium B2 with information light and reference light. Further, reproduction can be performed by irradiating only the reference light to the recording medium B2 on which information has already been recorded. That is, when the recording light B2 is irradiated with the reference light from above in FIG. 7, the reproduction light that tries to travel downward in FIG. 7 is generated, and the reproduction light is returned to the top in FIG. , Enters the objective lens 8. Further, the reproduction light that has passed through the objective lens 8 and became parallel light passes through the beam splitter 22, and sequentially passes through the relay lenses 7a and 7b. The regenerated light emitted from the relay lens 7a is bent leftward in FIG. 7 by the beam splitter 6, enters the photodetector 15 and is reproduced.
  • the holographic recording device A2 has a simpler structure than the holographic recording device A1 because the reference light during recording passes through the same objective lens as the information light.
  • the holographic recording device A2 can perform recording at a high density and with which crosstalk can be suitably avoided similarly to the holographic recording device A1, by using both the defocus multiplexing method and the shift multiplexing method.
  • FIG. 8 shows a holographic recording apparatus according to a third embodiment of the present invention.
  • the holographic recording device A3 shown in FIG. 8 has a structure in which a liquid crystal element 31 that is electrically connected to the power source 32 is inserted between the relay lens 7b and the objective lens 8.
  • the liquid crystal element 31 is a flat plate extending in the left-right direction in FIG. 8, and is disposed on the path of information light. Furthermore, the refractive index of the liquid crystal element 31 changes according to the applied voltage. It has the property to be. Since the configuration of the holographic recording device A3 is almost the same as that of the holographic recording device A1, only the periphery of the liquid crystal element 31 is shown in FIG.
  • the holographic recording device A3 when the voltage applied to the liquid crystal element 31 is changed, the refractive index of the liquid crystal element 31 changes.
  • the refractive index of the liquid crystal element 31 is increased, the optical distance between the relay lens 7b in the liquid crystal element 31 and the objective lens 8 is increased.
  • the refractive index of the liquid crystal element 31 is lowered, the optical distance between the relay lens 7b and the objective lens 8 in the liquid crystal element 31 is shortened. That is, by changing the refractive index of the liquid crystal element 31, the same effect as changing the distance between the relay lens 7b and the objective lens 8 can be obtained. Therefore, the holographic recording device A3 can perform defocus multiplex recording similar to the holographic recording device A1 without changing the physical distance between the relay lens 7b and the objective lens 8.
  • FIG. 9 shows a fourth embodiment of a holographic recording device according to the present invention.
  • the holographic recording device A4 shown in FIG. 9 has a structure in which a rotating plate element 41 is inserted between the relay lens 7b and the objective lens 8 in addition to the configuration of the holographic recording device A1.
  • a perspective view of the rotary plate element 41 is shown in FIG. Since the configuration of the holographic recording device A4 is almost the same as that of the holographic recording device A1, only the periphery of the rotating plate element 41 is shown in FIG.
  • the rotating flat plate element 41 is a substantially disk-shaped transparent member in which segments having different thicknesses are arranged in the circumferential direction around the central axis 42.
  • the rotating flat plate element 41 takes a desired rotational position so that the selected segment is positioned on the path of the information light. That is, in the holographic recording device A4, when the rotary plate element 41 is rotated, the optical distance between the relay lens 7b and the objective lens 8 changes. Therefore, the holographic recording device A4 can perform defocus multiplex recording similar to the holographic recording device A1 without changing the physical distance between the relay lens 7b and the objective lens 8.
  • the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and all modifications within the scope of the matters described in the claims are included in the scope of the present invention.
  • the liquid crystal element 31 or the circuit is connected to the holographic recording device A1.
  • the rotating plate element 41 is inserted, these may be inserted into the holographic recording device A2. That is, the liquid crystal element 31 or the rotating plate element 41 may be disposed between the relay lens 7b and the beam splitter 22 in the holographic recording apparatus A2.

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Abstract

【課題】 ホログラフィック記録装置(A1)は、対物レンズ(8)とこの対物レンズ(8)に近いリレーレンズ(7b)との間の光学的距離を変化させることが可能な構成とされている。このことにより、記録媒体(B1)へ到達するレーザ光の状態の変化を利用したデフォーカス多重記録を行うことができる。                                                                                 

Description

明 細 書
ホログラフィック記録装置
技術分野
[0001] 本発明は、記録媒体に情報をホログラフィック記録するホログラフィック記録装置に 関する。
背景技術
[0002] ホログラフィック記録では、 2次元のページ情報を有する情報光と、その情報光と同 一の光束力も分離した参照光とを用いて記録媒体上に干渉パターンを発生させ、そ の干渉パターンを記録する。一方、記録情報の再生は、上記記録媒体の記録済み 領域に記録時に用いた参照光を照射し、上記記録媒体からの再生光を 2次元べ一 ジ光検出器上に結像させる。
[0003] ホログラフィック記録の利点として、記録媒体上の同一領域に複数の情報を記録す る多重記録が可能であることが挙げられる。たとえば、特許文献 1にはシフト多重方 式によるホログラフィック記録装置について記載されている。このようなホログラフイツ ク記録装置の一般的な構成例を図 11に示す。
[0004] 図 11に示すホログラフィック記録装置 Xは、記録媒体 Yへシフト多重方式によって 情報を記録し、また、記録した情報を再生する装置である。記録媒体 Yは、フォトポリ マーなどを記録材料とする記録層 991をガラス板等により構成された基板 990と反射 層 992とで挟み込んで形成されている。この記録媒体 Yは、情報光と参照光との干渉 ノターンを上記記録材料の屈折率の変化として記録することができる。また、記録さ れた干渉パターンに対して参照光のみを照射することで、記録情報に対応する光学 情報を抽出することができる。
[0005] ホログラフィック記録装置 Xにおいては、光源 901から出射されたレーザ光は、コリメ ータレンズ 902によって平行光とされ、ビームスプリッタ 903へ入射する。上記レーザ 光は、ビームスプリッタ 903によって、図 11中の下方向へ出射する情報光と、右方向 へ出射する参照光とに分離される。上記情報光は、組み合わせレンズからなるビーム エキスパンダ 904a, 904bによってそのビーム径が拡大され、空間光変調器 905へ 入射する。上記情報光は、空間光変調器 905によって、 2次元のページ情報を含む 光に変調される。空間光変調器 905から出射された情報光はビームスプリッタ 906を 透過し、対物レンズ 908へ入射する。さら〖こ、上記情報光は、対物レンズ 908によつ て記録層 991へ集光される。一方、上記参照光は、反射鏡 910a, 910bによって反 射され、記録層 991における上記情報光が照射される部位に照射される。
[0006] このような情報光と参照光とによって記録層 991に記録された情報は、記録層 991 へ参照光のみを照射することで再生される。すなわち、上記参照光が記録層 991に 照射されると、上記 2次元ページ情報を含む再生光が生じる。この再生光は反射層 9 92により、図 11中の上方向へ向けて折り返され、対物レンズ 908へ入射する。対物 レンズ 908によって平行光となった再生光は、ビームスプリッタ 906によって図 11中 の左方向へ折り曲げられ、フォトディテクタ 915へ入射する。フォトディテクタ 915によ り、上記再生光に含まれる 2次元ページ情報は電気信号として抽出される。
[0007] ホログラフィック記録装置 Xは、記録位置を微少量ずつずらしながら情報を多重記 録するシフト多重方式を採用している。このシフト多重方式においては、記録媒体 Y に対して参照光を正確に照射しながら記録や再生を行う必要があり、このため、記録 媒体 Yの制御手段として複雑な装置が必要となっていた。また、参照光の入射角度 を変えることで多重記録を行う角度多重方式を用いたホログラフィック記録装置にお いても、参照光を照射するための反射鏡の制御が困難であった。
[0008] 特許文献 1 :特開 2005— 235312号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] 本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、簡素に実現可能であ り、より記録密度を高める多重化方式を備えたホログラフィック記録装置を提供するこ とを課題とする。
課題を解決するための手段
[0010] 本発明により提供されるホログラフィック記録装置は、コヒーレントな光束を出射する 光源部と、この光源部から出射された光束を少なくとも 2つの光束に分離するビーム スプリツタと、このビームスプリッタによって分離された光束のうちの一つを 2次元的な 情報をもつ情報光に変調する空間光変調器と、上記情報光を伝達するリレーレンズ と、上記リレーレンズによって伝達された情報光を記録媒体に向けて出射する対物レ ンズとを備え、上記リレーレンズは、上記空間光変調器に近い第 1のリレーレンズと、 この第 1のリレーレンズに対して一定距離の位置にあり、かつ上記対物レンズに近い 第 2のリレーレンズとを含んでおり、上記ビームスプリッタによって分離された光束のう ちの他の一つを上記記録媒体において上記情報光と干渉する参照光として用いる ホログラフィック記録装置であって、上記第 2のリレーレンズと上記対物レンズとの間 の光学的距離を可変としたことを特徴として 、る。
[0011] 好ましくは、上記第 1のリレーレンズと上記第 2のリレーレンズとの間には、上記第 1 のリレーレンズから上記第 2のリレーレンズに向力う情報光の収束部を通過させる絞り が配置されている。
[0012] 好ましくは、上記第 2のリレーレンズと上記対物レンズとの間の物理的距離を可変な ように構成されている。
[0013] 好ましくは、上記第 2のリレーレンズと上記対物レンズとの間の上記情報光の進路 上に、所定の厚みをもっとともに、屈折率が可変な光学素子が配置されている。
[0014] 好ましくは、上記光学素子は、印加電圧に応じて屈折率が変化する液晶素子であ る。
[0015] 好ましくは、上記第 2のリレーレンズと上記対物レンズとの間の上記情報光の進路 上に、位置によって厚みが異なり、かつ上記情報光の進路と交差する方向に移動可 能な透明部材が配置されて 、る。
[0016] 好ましくは、上記透明部材は、互いに厚みの異なるセグメントが周方向に並んだ略 円板状または略ドーナツ円板状をした部材であり、この透明部材に所望の回転位置 をとらせることにより、選択したセグメントが上記情報光の進路上に位置するようにな つている。
[0017] 本発明のその他の利点および特徴については、以下に行う発明の実施形態の説 明から、より明ら力となるであろう。
図面の簡単な説明
[0018] [図 1]本発明に係るホログラフィック記録装置の第 1実施形態を示す構成図である。 [図 2]図 1のホログラフィック記録装置による多重記録の説明図である。
[図 3]図 1のホログラフィック記録装置による多重記録の説明図である。
[図 4]図 1のホログラフィック記録装置による多重記録の説明図である。
[図 5]図 1のホログラフィック記録装置による記録再生時の説明図である。
[図 6]図 1のホログラフィック記録装置による記録再生時の説明図である。
[図 7]本発明に係るホログラフィック記録装置の第 2実施形態を示す構成図である。
[図 8]本発明に係るホログラフィック記録装置の第 3実施形態を示す構成図である。
[図 9]本発明に係るホログラフィック記録装置の第 4実施形態を示す構成図である。
[図 10]図 9における回転平板素子の拡大図である。
[図 11]従来のホログラフィック記録装置の一例を示す構成図である。
発明を実施するための最良の形態
[0019] 以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する
[0020] 図 1は、本発明に係るホログラフィック記録装置の第 1実施形態を示している。図 1 に示すホログラフィック記録装置 A1は、記録媒体 B1に情報光と参照光を照射してホ ログラフィック記録を行う装置である。図 1に示すように、ホログラフィック記録装置 A1 は、光源 1と、コリメータレンズ 2と、ビームスプリッタ 3と、ビームエキスパンダ 4a, 4bと 、空間光変調器 5と、ビームスプリッタ 6と、リレーレンズ 7a, 7bと、対物レンズ 8と、絞り 9aを備えた遮光板 9と、反射鏡 10a, 10b, 10cと、記録用ガルバノミラー 11と、集光 レンズ 12a, 12bと、再生用ガルバノミラー 13と、集光レンズ 14a, 14bと、フォトディテ クタ 15とを備えて構成されている。図示しないその他の構成要素としては、記録媒体 B 1を回転ディスクとして回転させるための回転機構や、記録媒体 B 1の径方向へ対 物レンズ 8などの光学系を移動させるための移動機構を備えている。さらに、対物レ ンズ 8および記録媒体 B1を図 1中の上下方向へ移動させるための移動機構も備えて いる。
[0021] 光源 1は、たとえば、半導体レーザ光発振装置であり、記録時および再生時に、比 較的帯域が狭く干渉性の高 、コヒーレント光としてのレーザ光を出射する。コリメータ レンズ 2は、光源 1から出たレーザ光を平行光に変換する。コリメータレンズ 2から出射 したレーザ光は、ビームスプリッタ 3へ導入され、情報光と参照光とに分離される。ビ 一ムスプリッタ 3で反射され、図 1中の下方向へ出射された情報光は、ビームエキスパ ンダ 4a, 4bへ進入する。ビームエキスパンダ 4a, 4bは、組み合わせレンズからなり、 上記情報光の径を拡大しつつ、当該情報光を空間光変調器 5へと導く。また、ビーム スプリッタ 3を透過し図 1中の右方向へ出射された参照光は、反射鏡 10a, 10bで反 射され、記録用ガルバノミラー 11へ向かう。なお、偏光板などを用い、上記情報光と 上記参照光が共役となるようにするのが望ま 、。
[0022] 空間光変調器 5は、たとえば液晶表示装置力 なり、記録時に入射した光を 2次元 的な画素パターンを表す光に変調して出射する。この空間光変調器 5によって作り出 される画素パターンは、記録すべき情報に応じて変更される。空間光変調器 5から出 射した情報光は、ビームスプリッタ 6を透過してリレーレンズ 7a, 7bや対物レンズ 8へ と導かれ、最終的に記録媒体 B1に照射される。
[0023] リレーレンズ 7a, 7bは、レンズ間の距離力 各レンズの焦点距離の和と等しくなるよ うに情報光の進路上に設置されている。このため、リレーレンズ 7a, 7b間には両レン ズの共有の焦点となる位置があり、その位置で上記情報光は一旦集束してからリレー レンズ 7bへ入射する。上記情報光がー且集束する位置を絞り 9aとして開口し、その 周囲を遮断するように、遮光板 9が設置されている。この遮光板 9によって、リレーレン ズ 7aを通過した光のうち、焦点付近で収束しない光を遮断することができ、リレーレン ズ 7bに余計な光が到達するのを防ぐことができる。このため、リレーレンズ 7bから出 射される情報光は対物レンズ 8へほぼ垂直に入射する平行光に近くなる。対物レンズ 8と記録媒体 B1の記録部位との距離は対物レンズ 8の焦点距離と等しくなるようにす るのがよい。このようにすれば、ほぼ平行光となった情報光は、対物レンズ 8によって 、記録媒体 B1上に集束される。
[0024] 一方、記録用ガルバノミラー 11へ到達した参照光は、集光レンズ 12a, 12bによつ て導かれ、記録媒体 B1を図 1中の右上方向より照射する。記録用ガルバノミラー 11 は、記録時に参照光の入射角を変化させうるように構成されている。この参照光が、 記録媒体 B1上の上記情報光によって照射される領域を含む領域を照射できるように 、記録用ガルバノミラー 11および集光レンズ 12a, 12bは配置されている。 [0025] 記録媒体 Blは、フォトポリマーなどを記録材料とする記録層 91をガラス板等により 構成された基板 90で図 1中の上下から挟み込んで形成されている。記録層 91は上 記情報光と上記参照光とによる干渉パターンを屈折率の変化として記録することがで きる。この記録媒体 B1に記録された情報を再生するには、記録時に用いたのと同じ 参照光を照射する必要がある。そのため、再生時には、反射鏡 10bを取り外し、反射 鏡 10aで反射した参照光を反射鏡 10cへ到達させ、さらに再生用ガルバノミラー 13 へ進行させる。再生用ガルバノミラー 13は参照光の入射角を変化させうるように構成 されている。再生用ガルバノミラー 13で反射した参照光は、集光レンズ 14a, 14bに 導かれ、記録媒体 B1へ図 1中の左下方向から進行する。この際、再生用の参照光の 記録媒体 B1への入射角は、記録用の参照光の記録媒体 B1への入射角と等しくなる ように、再生用ガルバノミラー 13によって調整されている。
[0026] 記録媒体 B1は上記参照光が照射されると、図 1中の上方へ向けて再生光を出射 する。この再生光は、図 1に示すように対物レンズ 8に入射する。さらに、対物レンズ 8 より平行光として出射され、リレーレンズ 7bへ入射する。リレーレンズ 7bを出射し、絞 り 9aで集束したのちリレーレンズ 7aへ入射し、平行光としてビームスプリッタ 6へと照 射される。この再生光は、ビームスプリッタ 6で反射し、図 1中の左側へ出射され、フォ トディテクタ 15へ到達する。このフォトディテクタ 15は、 CCDエリアセンサあるいは C MOSエリアセンサ力 なり、再生光によって表される画素パターンに応じた受光信号 が得られる。この受光信号に基づいて、記録時の画素パターンに対応する情報が再 生される。
[0027] また、ホログラフィック記録装置 A1は、リレーレンズ 7bと対物レンズ 8との間隔を変 動可能なように構成されている。ただし、リレーレンズ 7aと 7bとの間隔や、対物レンズ 8と記録媒体 B1との間隔は固定されたままである。すなわち、記録媒体 B1を搭載す る回転機構と対物レンズ 8とが連結され一体となって図 1中の上下方向へ移動可能な 構成とするのがよい。また、この回転機構に、両ガルバノミラー 11, 13、集光レンズ 1 2a, 12b, 14a, 14b、および反射鏡 10b, 10cが連結され、一体となって移動可能と してちよい。
[0028] あるいは、リレーレンズ 7a, 7bおよび遮光板 9を一体とし、ビームスプリッタ 6と対物 レンズ 8との間を移動可能とする構成としてもよい。
[0029] 次に、ホログラフィック記録装置 A1の作用について説明する。
[0030] ホログラフィック記録装置 A1は、リレーレンズ 7bと対物レンズ 8との間隔を変化させ ることで多重記録を行うことができる。すなわち、ホログラフィック記録装置 A1は、従 来の角度多重記録やシフト多重記録に加えて、デフォーカス多重を行うことができる 。以下、図 2〜6を用い、ホログラフィック記録装置 A1のデフォーカス多重について説 明する。図 2〜6は、空間光変調器 5、ビームスプリッタ 6、リレーレンズ 7a, 7b、絞り 9 a、対物レンズ 8、集光レンズ 12b, 14b、フォトディテクタ 15、および、記録媒体 B1を 図示している。また、各図において、空間光変調器 5上の 3箇所から出射されるレー ザ光の進路を示している。なお、空間光変調器 5は一般にスリット状であるため、レー ザ光が通過する際に、複数の回折光を生じる。絞り 9aにより、それらの回折光の多く は遮断される力 一部は主となるレーザ光とともに絞り 9aを通過し、記録媒体 B1へ進 行する。図 2〜6では、そのような回折光も示している。
[0031] 図 2は、リレーレンズ 7bと対物レンズ 8との間隔を、リレーレンズ 7bの焦点距離と対 物レンズ 8の焦点距離との和よりも長くし、記録媒体 B1へ記録した場合を示している 。この場合、図 2に示すように、対物レンズ 8から出射されるレーザ光の回折光は収束 している。
[0032] 図 3は、リレーレンズ 7bと対物レンズ 8との間隔を、リレーレンズ 7bの焦点距離と対 物レンズ 8の焦点距離との和に等しくして、記録媒体 B1へ記録した場合を示している 。この場合、図 3に示すように、対物レンズ 8から出射されるレーザ光の回折光は主と なるレーザ光と平行となって 、る。
[0033] 図 4は、リレーレンズ 7bと対物レンズ 8との間隔を、リレーレンズ 7bの焦点距離と対 物レンズ 8の焦点距離との和よりも短くし、記録媒体 B1へ記録した場合を示している 。この場合、図 4に示すように、対物レンズ 8から出射されるレーザ光の回折光は拡散 している。
[0034] 図 2〜4におけるレーザ光は、リレーレンズ 7bと対物レンズ 8との間隔の違いが原因 でそれぞれ収束位置でのコリメーシヨン度合いが異なっている。なお、図 2〜4の各記 録時において、記録媒体 B1上の記録位置は同じ位置とし、集光レンズ 12bから照射 される参照光の記録媒体 Blへの入射角も同じである。
[0035] 図 2〜4における記録を経た記録媒体 B1に参照光を照射すると、図 2〜4での各記 録に対応して、コリメーシヨン度合いの異なる 3種類の再生光が生じる。再生時におけ るリレーレンズ 7bと対物レンズ 8との間隔力 リレーレンズ 7bの焦点距離と対物レンズ 8の焦点距離との和に等 、場合にっ 、て以下に述べる。
[0036] 図 2における記録に対応する再生光は、図 5に示すように、リレーレンズ 7bを通過 する際に収束せず拡散し、大部分が遮光板 9に遮断されるためリレーレンズ 7aに到 達しない。図 3における記録に対応する再生光は、図 3の情報光と同じ経路を通り、 ビームスプリッタ 6で反射し、フォトディテクタ 15へ入射する。図 4における記録に対応 する再生光は、図 6に示すように、リレーレンズ 7bを通過する際に拡散し、大部分が 遮光板 9に遮断されるためリレーレンズ 7aに到達しない。すなわち、記録時と再生時 に、リレーレンズ 7bと対物レンズ 8との間隔が一致する場合のみ記録情報を再生可 能である。このため、ホログラフィック記録装置 A1におけるデフォーカス多重記録に おいては、クロストークは回避される。
[0037] 以上のように、ホログラフィック記録装置 A1は、比較的単純な構成で実現可能なデ フォーカス多重記録が実施でき、さらに、角度多重方式やシフト多重方式を併用する ことで記録密度をさらに高めることができる。また、ホログラフィック記録装置 A1にお Vヽてはクロストークを容易に回避可能である。
[0038] 図 7には本発明に係るホログラフィック記録装置の第 2実施形態を示している。図 7 に示すホログラフィック記録装置 A2は、記録媒体 B2に情報光と参照光を照射してホ ログラフィック記録を行う装置である。図 7に示すように、ホログラフィック記録装置 A2 は、光源 1と、コリメータレンズ 2と、反射鏡 23と、ビームエキスパンダ 4a, 4bと、空間 光変調器 5と、ビームスプリッタ 6, 21, 22と、リレーレンズ 7a, 7bと、対物レンズ 8と、 絞り 9aを備えた遮光板 9と、反射鏡 lOd, 10eと、拡散板 24と、フォトディテクタ 15とを 備えて構成されている。なお、図 7においては、上記第 1実施形態と同一または類似 の構成要素に同一の符号を付している。このホログラフィック記録装置 A2において は、光源 1からのレーザ光がビームスプリッタ 21で情報光と参照光とに分離される。 情報光の経路はホログラフィック記録装置 A1と同様である力 参照光は反射鏡 10d , 10eを経てビームスプリッタ 22によって対物レンズ 8に進入するように導かれる。情 報光と干渉させるために参照光の位相はある程度ばらつ 、て 、るほうが好ま ヽの で、参照光の進路上に拡散板 24が設置されている。また、ホログラフィック記録装置 A2においても、ホログラフィック記録装置 A1同様にリレーレンズ 7bと対物レンズ 8と の間隔を変動させる機構が設けられている。
[0039] 記録媒体 B2は記録媒体 B1と異なり、フォトポリマーなどを記録材料とする記録層 9 1をガラス板等により構成された基板 90と反射層 92とで挟み込んで形成されている。 記録層 91は記録媒体 B1の場合と同様である。反射層 92は、記録層 91との接触面 を鏡面状とした金属層である。
[0040] このホログラフィック記録装置 A2においては、情報光と参照光とを同じ対物レンズ 力 記録媒体 B2へ照射することで記録を行う。また、既に情報が記録された記録媒 体 B2に対して参照光のみを照射することで再生を行うことができる。すなわち、記録 媒体 B2へ図 7中の上方より参照光を照射すると、図 7中の下方向へ進行しょうとする 再生光が生じ、その再生光は反射層 92によって図 7中の上方へ戻され、対物レンズ 8へ入射する。さらに、対物レンズ 8を通過し、平行光となった再生光はビームスプリツ タ 22を透過し、リレーレンズ 7a, 7bを順次通過する。リレーレンズ 7aから出射した再 生光はビームスプリッタ 6において図 7中の左方向へ折り曲げられ、フォトディテクタ 1 5へ入射し、再生される。
[0041] このホログラフィック記録装置 A2は、記録時の参照光が情報光と同じ対物レンズを 通る構成となっているため、ホログラフィック記録装置 A1よりもさらに単純な構造とな る。また、ホログラフィック記録装置 A2は、デフォーカス多重方式とシフト多重方式を 併用することで、ホログラフィック記録装置 A1と同様に高密度でクロストークを好適に 回避可能な記録を行うことができる。
[0042] 図 8には本発明に係るホログラフィック記録装置の第 3実施形態を示している。図 8 に示すホログラフィック記録装置 A3は、ホログラフィック記録装置 A1の構成に加え、 電源 32と導通する液晶素子 31をリレーレンズ 7bと対物レンズ 8との間に挿入した構 造をしている。液晶素子 31は、図 8中の左右方向に延びる平板上であり、情報光の 進路上に配置されている。さらに、液晶素子 31は印加電圧に応じて屈折率が変化す る性質を備えている。なお、ホログラフィック記録装置 A3の構成はホログラフィック記 録装置 A1とほぼ同じため、図 8には液晶素子 31周辺のみを示している。
[0043] ホログラフィック記録装置 A3において、液晶素子 31に印加する電圧を変化させると 、液晶素子 31の屈折率が変化する。液晶素子 31の屈折率が高くなると、液晶素子 3 1内のリレーレンズ 7bと対物レンズ 8との間の光学的距離は長くなる。一方、液晶素子 31の屈折率が低くなると、液晶素子 31内のリレーレンズ 7bと対物レンズ 8との間の光 学的距離は短くなる。すなわち、液晶素子 31の屈折率を変化させることで、リレーレ ンズ 7bと対物レンズ 8との距離を変化させるのと同様の効果が得られる。このため、ホ ログラフィック記録装置 A3は、リレーレンズ 7bと対物レンズ 8との物理的距離を変化さ せなくてもホログラフィック記録装置 A1同様のデフォーカス多重記録を行うことができ る。
[0044] 図 9には本発明に係るホログラフィック記録装置の第 4実施形態を示している。図 9 に示すホログラフィック記録装置 A4は、ホログラフィック記録装置 A1の構成に加え、 回転平板素子 41をリレーレンズ 7bと対物レンズ 8との間に挿入した構造をしている。 この回転平板素子 41の斜視図を図 10に示す。なお、ホログラフィック記録装置 A4の 構成はホログラフィック記録装置 A1とほぼ同じため、図 9には回転平板素子 41周辺 のみを示している。
[0045] 図 10に示すように回転平板素子 41は、中心軸 42を中心に互いに厚みの異なるセ グメントが周方向に並んだ略円板状の透明部材である。この回転平板素子 41は、所 望の回転位置をとらせることにより、選択したセグメントが上記情報光の進路上に位 置するようになっている。すなわち、ホログラフィック記録装置 A4において、回転平板 素子 41を回転させると、リレーレンズ 7bと対物レンズ 8との間の光学的距離が変化す る。このため、ホログラフィック記録装置 A4は、リレーレンズ 7bと対物レンズ 8との物理 的距離を変化させなくてもホログラフィック記録装置 A1同様のデフォーカス多重記録 を行うことができる。
[0046] 本発明の範囲は上記した実施形態に限定されるものではなぐ各請求項に記載し た事項の範囲内でのあらゆる変更は本発明の範囲に含まれる。たとえば、ホログラフ イツク記録装置 A3, A4では、ホログラフィック記録装置 A1に液晶素子 31あるいは回 転平板素子 41を挿入して ヽるが、これらをホログラフィック記録装置 A2に挿入しても よい。すなわち、ホログラフィック記録装置 A2におけるリレーレンズ 7bとビームスプリ ッタ 22との間に、液晶素子 31あるいは回転平板素子 41を配置してもよい。

Claims

請求の範囲
[1] コヒーレントな光束を出射する光源部と、この光源部から出射された光束を少なくと も 2つの光束に分離するビームスプリッタと、このビームスプリッタによって分離された 光束のうちの一つを 2次元的な情報をもつ情報光に変調する空間光変調器と、上記 情報光を伝達するリレーレンズと、上記リレーレンズによって伝達された情報光を記 録媒体に向けて出射する対物レンズとを備え、上記リレーレンズは、上記空間光変調 器に近い第 1のリレーレンズと、この第 1のリレーレンズに対して一定距離の位置にあ り、かつ上記対物レンズに近い第 2のリレーレンズとを含んでおり、上記ビームスプリツ タによって分離された光束のうちの他の一つを上記記録媒体において上記情報光と 干渉する参照光として用いるホログラフィック記録装置であって、
上記第 2のリレーレンズと上記対物レンズとの間の光学的距離を可変としたことを特 徴とする、ホログラフィック記録装置。
[2] 上記第 1のリレーレンズと上記第 2のリレーレンズとの間には、上記第 1のリレーレン ズ力 上記第 2のリレーレンズに向力う情報光の収束部を通過させる絞りが配置され て 、る、請求項 1に記載のホログラフィック記録装置。
[3] 上記第 2のリレーレンズと上記対物レンズとの間の物理的距離を可変とした、請求 項 1または 2に記載のホログラフィック記録装置。
[4] 上記第 2のリレーレンズと上記対物レンズとの間の上記情報光の進路上に、所定の 厚みをもっとともに、屈折率が可変な光学素子を配置した、請求項 1または 2に記載 のホログラフィック記録装置。
[5] 上記光学素子は、印加電圧に応じて屈折率が変化する液晶素子である、請求項 4 に記載のホログラフィック記録装置。
[6] 上記第 2のリレーレンズと上記対物レンズとの間の上記情報光の進路上に、位置に よって厚みが異なり、かつ上記情報光の進路と交差する方向に移動可能な透明部材 を配置した、請求項 1または 2に記載のホログラフィック記録装置。
[7] 上記透明部材は、互いに厚みの異なるセグメントが周方向に並んだ略円板状また は略ドーナツ円板状をした部材であり、この透明部材に所望の回転位置をとらせるこ とにより、選択したセグメントが上記情報光の進路上に位置するようになっている、請 求項 6に記載のホログラフィック記録装置。
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