JP2006154444A - Hologram recording medium, hologram recording device, and hologram recording method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ホログラムを用いて情報を記録するホログラム記録媒体、ホログラム記録装置、およびホログラム記録方法に関する。 The present invention relates to a hologram recording medium, a hologram recording apparatus, and a hologram recording method for recording information using a hologram.
ホログラムを使ってデータを記録するホログラム記録装置の開発が進められている。
ホログラム記録装置では、変調された(データが重畳された)信号光、変調されない参照光の2つをレーザ光から生成し、これらをホログラム記録媒体(ホログラムメディア)の同一場所に照射する。その結果、ホログラム記録媒体上で信号光と参照光が干渉して照射点に回折格子(ホログラム)が形成され、ホログラム記録媒体にデータが記録される。
ホログラム記録媒体には記録層への反射層の付加の有無に応じて、反射型および透過型がある。反射型のホログラム記録媒体は、透過型のホログラム記録媒体に比べて、光学系の簡略化容易や、光学系の類似による現行の光ディスクのサーボ系の利用容易等の利点がある。
Development of a hologram recording apparatus that records data using a hologram is in progress.
In the hologram recording apparatus, modulated signal light (with data superimposed) and unmodulated reference light are generated from laser light, and these are irradiated to the same location on the hologram recording medium (hologram medium). As a result, the signal light and the reference light interfere on the hologram recording medium, a diffraction grating (hologram) is formed at the irradiation point, and data is recorded on the hologram recording medium.
Hologram recording media include a reflective type and a transmissive type depending on whether or not a reflective layer is added to the recording layer. The reflection-type hologram recording medium has advantages over the transmission-type hologram recording medium, such as easy simplification of the optical system and easy use of the current optical disk servo system due to the similarity of the optical system.
反射型のホログラム記録媒体では、信号光と参照光の干渉による透過型ホログラム、反射した信号光と反射した参照光との干渉による透過型ホログラム、反射した信号光と参照光との干渉による反射型ホログラム、信号光と反射した参照光との干渉による反射型ホログラムと、4種類のホログラムが記録され得る。
これら4種類のホログラムは、記録再生に用いられる信号光や参照光がホログラム記録媒体に入射されたままの透過成分であるか、反射層で反射された反射成分であるかに応じて、ホログラム記録媒体へのシフト多重記録時におけるシフト量に対する選択性が異なる。例えば、信号光の透過成分によって記録されるホログラムは、反射成分のときと比べて、再生時でのホログラム記録媒体のシフトによってデフォーカス量が2倍になり、S/N比が低下する。
また、透過型ホログラムおよび反射型ホログラムはそれぞれ、ホログラム記録媒体の平面方向に対して垂直および水平に形成される。従い、ホログラム記録媒体がフォトポリマのような記録時に収縮などのディメンジョン変化が生じる材料から構成される場合には、透過型および反射型それぞれでのホログラムの形状の変化の仕方が異なる。このため、透過型ホログラムおよび反射型ホログラムそれぞれで再生光の出射角度が異なり、ノイズの原因となる。
このような反射型ホログラム記録媒体において記録層と反射層の間に1/4波長板を挿入することで透過光と反射光間での干渉を防止する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
These four types of holograms depend on whether the signal light and reference light used for recording / reproduction are transmitted components that remain incident on the hologram recording medium or reflected components reflected by the reflective layer. The selectivity for the shift amount at the time of shift multiplex recording on the medium is different. For example, a hologram recorded by a transmission component of signal light has a defocus amount doubled due to a shift of the hologram recording medium at the time of reproduction, and the S / N ratio is reduced, compared with a reflection component.
Further, the transmission hologram and the reflection hologram are formed vertically and horizontally with respect to the plane direction of the hologram recording medium, respectively. Accordingly, when the hologram recording medium is made of a material that causes a dimensional change such as shrinkage during recording, such as a photopolymer, the method of changing the shape of the hologram differs between the transmission type and the reflection type. For this reason, the transmission light and the reflection hologram have different reproduction light emission angles, which causes noise.
In such a reflection-type hologram recording medium, a technique for preventing interference between transmitted light and reflected light by inserting a quarter-wave plate between the recording layer and the reflective layer is disclosed (for example, Patent Documents). 1).
しかしながら、前述の技術では4つのホログラムのうち反射同士の干渉を防ぐに過ぎず、更に1/4波長板を用いることによりホログラム記録媒体のコストの上昇を招く。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、記録方式などに応じて、記録するホログラムを適宜に選択できるホログラム記録媒体、ホログラム記録装置、およびホログラム記録方法を提供することにある。
However, the above-described technique only prevents interference between reflections of the four holograms, and the use of a quarter wavelength plate further increases the cost of the hologram recording medium.
In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a hologram recording medium, a hologram recording apparatus, and a hologram recording method capable of appropriately selecting a hologram to be recorded in accordance with a recording method or the like.
A.本発明に係るホログラム記録媒体は、偏光され、かつ互いに入射方向の異なる信号光および参照光が入射され、かつホログラムを記録するホログラム記録層と、前記ホログラム記録層上に積層され、複屈折性を有し、かつ前記信号光および参照光の少なくともいずれか一方の偏光状態を変化させる複屈折層と、前記複屈折層に積層され、かつ前記信号光および参照光を反射する反射層と、を具備することを特徴とする。
ホログラム記録媒体の記録層と反射層の間に、複屈折性を有し、かつ信号光および参照光の少なくともいずれか一方の偏光状態を変化させる複屈折層が配置する。複屈折層が互いに入射方向の異なる信号光および参照光の少なくともいずれか一方の偏光状態を変化させることで、記録するホログラムの選択が可能となる。
A. The hologram recording medium according to the present invention is polarized and has a hologram recording layer on which signal light and reference light having different incident directions are incident and records a hologram, and is laminated on the hologram recording layer, and has birefringence. And a birefringent layer that changes a polarization state of at least one of the signal light and the reference light, and a reflective layer that is laminated on the birefringent layer and reflects the signal light and the reference light. It is characterized by doing.
A birefringent layer that has birefringence and changes the polarization state of at least one of signal light and reference light is disposed between the recording layer and the reflective layer of the hologram recording medium. The hologram to be recorded can be selected by changing the polarization state of at least one of the signal light and the reference light having different incident directions from each other in the birefringent layer.
(1)前記複屈折層が、前記複屈折層の略層方向の軸性を有する複屈折材料から構成されてもよい。
複屈折層の略層方向の軸性を有する複屈折材料を用いることで、互いに入射方向の異なる信号光および参照光に異なる偏光状態を付与することができる。例えば、複屈折材料の軸方向に入射する光は偏光状態が変化せず、軸方向に斜めに入射する光は偏光状態が変化する。
複屈折材料に、プラスチック等の高分子材料を用いることができる。
(1) The birefringent layer may be made of a birefringent material having an axial property in a substantially layer direction of the birefringent layer.
By using a birefringent material having an axial property in the substantially layer direction of the birefringent layer, different polarization states can be imparted to signal light and reference light having different incident directions. For example, the polarization state of light incident in the axial direction of the birefringent material does not change, and the polarization state of light incident obliquely in the axial direction changes.
As the birefringent material, a polymer material such as plastic can be used.
(2)信号光および参照光に直線偏光を用いることができる。
この信号光および参照光の偏光方向が略平行、あるいは略垂直のいずれを用いることも可能である。
(2) Linearly polarized light can be used for signal light and reference light.
The polarization directions of the signal light and the reference light can be approximately parallel or approximately vertical.
1)複屈折層を通過する前後で、信号光の偏光方向が略同一であり、参照光の偏光方向が略90°異なっても差し支えない。
このとき信号光および参照光の偏光方向が略平行であれば、信号光の透過成分と参照光の透過成分の干渉によるホログラム、および信号光の反射成分と参照光の透過成分の干渉によるホログラムが記録される。また、信号光および参照光の偏光方向が略垂直であれば、信号光の反射成分と参照光の反射成分の干渉によるホログラム、および信号光の透過成分と参照光の反射成分の干渉によるホログラムが記録される。
1) The polarization direction of the signal light may be substantially the same before and after passing through the birefringent layer, and the polarization direction of the reference light may be different by approximately 90 °.
At this time, if the polarization directions of the signal light and the reference light are substantially parallel, a hologram due to interference between the transmission component of the signal light and the transmission component of the reference light, and a hologram due to interference between the reflection component of the signal light and the transmission component of the reference light To be recorded. If the polarization directions of the signal light and the reference light are substantially perpendicular, a hologram due to interference between the reflection component of the signal light and the reflection component of the reference light, and a hologram due to interference between the transmission component of the signal light and the reflection component of the reference light are generated. To be recorded.
2)複屈折層を通過する前後で、信号光の偏光方向が略90°異なり、参照光の偏光方向が略同一であっても差し支えない。
このとき信号光および参照光の偏光方向が略平行であれば、信号光の透過成分と参照光の透過成分の干渉によるホログラム、および信号光の透過成分と参照光の反射成分の干渉によるホログラムが記録される。また、信号光および参照光の偏光方向が略垂直であれば、信号光の反射成分と参照光の反射成分の干渉によるホログラム、および信号光の反射成分と参照光の透過成分の干渉によるホログラムが記録される。
2) Before and after passing through the birefringent layer, the polarization direction of the signal light differs by approximately 90 °, and the polarization direction of the reference light may be substantially the same.
At this time, if the polarization directions of the signal light and the reference light are substantially parallel, a hologram due to interference between the transmission component of the signal light and the transmission component of the reference light, and a hologram due to interference between the transmission component of the signal light and the reflection component of the reference light are obtained. To be recorded. If the polarization directions of the signal light and the reference light are substantially perpendicular, a hologram due to interference between the reflection component of the signal light and the reflection component of the reference light, and a hologram due to interference between the reflection component of the signal light and the transmission component of the reference light are generated. To be recorded.
3)複屈折層を通過する前後で、信号光および参照光の偏光方向が略90°異なっても差し支えない。
このとき信号光および参照光の偏光方向が略平行であれば、信号光の透過成分と参照光の透過成分の干渉によるホログラム、および信号光の反射成分と参照光の反射成分の干渉によるホログラムが記録される。また、信号光および参照光の偏光方向が略垂直であれば、信号光の反射成分と参照光の透過成分の干渉によるホログラム、および信号光の透過成分と参照光の反射成分の干渉によるホログラムが記録される。
3) Before and after passing through the birefringent layer, the polarization directions of the signal light and the reference light may be different by about 90 °.
At this time, if the polarization directions of the signal light and the reference light are substantially parallel, a hologram due to interference between the transmission component of the signal light and the transmission component of the reference light, and a hologram due to interference between the reflection component of the signal light and the reflection component of the reference light are obtained. To be recorded. If the polarization directions of the signal light and the reference light are substantially perpendicular, a hologram due to interference between the reflection component of the signal light and the transmission component of the reference light, and a hologram due to interference between the transmission component of the signal light and the reflection component of the reference light are generated. To be recorded.
(3)信号光および参照光に円偏光を用いることができる。
信号光および参照光の透過成分および反射成分の干渉による多様なホログラムの記録自体を低減し、S/N比の向上を図ることができる。
(3) Circularly polarized light can be used for the signal light and the reference light.
Various hologram recordings due to interference between the transmission component and the reflection component of the signal light and the reference light can be reduced, and the S / N ratio can be improved.
(4)前記信号光および参照光が前記複屈折層にそれぞれ、20°以下および25°以上35°以下の入射角度で入射してもよい。 (4) The signal light and the reference light may be incident on the birefringent layer at an incident angle of 20 ° or less and 25 ° or more and 35 ° or less, respectively.
B.本発明に係るホログラム記録装置は、レーザ光源から出射されるレーザ光を信号光と参照光とに分離する光分離素子と、前記分離された信号光を変調する変調器と、ホログラムを記録するホログラム記録層と、前記ホログラム記録層上に積層され、複屈折性を有し、かつ前記信号光および参照光の少なくともいずれか一方の偏光状態を変化させる複屈折層と、前記複屈折層に積層され、かつ前記信号光および参照光を反射する反射層と、を有するホログラム記録媒体に、前記変調される信号光および前記分離される参照光とを異なる角度で入射、集光する集光系と、を具備することを特徴とする。
複屈折層が互いに入射方向の異なる信号光および参照光の少なくともいずれか一方の偏光状態を変化させることで、記録するホログラムの選択が可能となる。
B. A hologram recording apparatus according to the present invention includes a light separation element that separates laser light emitted from a laser light source into signal light and reference light, a modulator that modulates the separated signal light, and a hologram that records a hologram. A recording layer, a birefringence layer that is laminated on the hologram recording layer, has birefringence, and changes the polarization state of at least one of the signal light and the reference light, and is laminated on the birefringence layer. And a condensing system for entering and condensing the modulated signal light and the separated reference light at different angles to a hologram recording medium having a reflection layer that reflects the signal light and the reference light, and It is characterized by comprising.
The hologram to be recorded can be selected by changing the polarization state of at least one of the signal light and the reference light having different incident directions from each other in the birefringent layer.
B.本発明に係るホログラム記録方法は、レーザ光源から出射されるレーザ光を信号光と参照光とに分離するステップと、前記分離された信号光を変調するステップと、ホログラム記録層と、複屈折層と、反射層と、を有するホログラム記録媒体に、前記変調される信号光および前記分離される参照光とを異なる角度で入射、集光するステップと、前記集光される信号光および参照光が前記複屈折層を通過していずれか一方の偏光状態が変化するステップと、前記複屈折層を通過した信号光および参照光が前記反射層で反射されるステップと、前記反射層で反射される信号光および参照光が前記複屈折層を再度通過して前記いずれか一方の偏光状態が変化するステップと、前記複屈折層を通過した信号光および参照光が前記ホログラム記録層に再入射されるステップと、を具備することを特徴とする。
複屈折層が互いに入射方向の異なる信号光および参照光の少なくともいずれか一方の偏光状態を変化させることで、記録するホログラムの選択が可能となる。
B. A hologram recording method according to the present invention includes a step of separating laser light emitted from a laser light source into signal light and reference light, a step of modulating the separated signal light, a hologram recording layer, and a birefringent layer And a step of causing the modulated signal light and the separated reference light to enter and collect at different angles on a hologram recording medium having a reflection layer; and The step of changing one of the polarization states through the birefringent layer, the step of reflecting the signal light and the reference light that have passed through the birefringent layer by the reflecting layer, and the reflecting layer are reflected by the reflecting layer. A step in which the signal light and the reference light pass through the birefringent layer again to change the polarization state of one of the signals; and the signal light and the reference light that have passed through the birefringent layer reappear on the hologram recording layer. Characterized by comprising the steps Isa, a.
The hologram to be recorded can be selected by changing the polarization state of at least one of the signal light and the reference light having different incident directions from each other in the birefringent layer.
以上のように、本発明によれば、記録するホログラムを適宜に選択できるホログラム記録媒体、ホログラム記録装置、およびホログラム記録方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a hologram recording medium, a hologram recording apparatus, and a hologram recording method capable of appropriately selecting a hologram to be recorded.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るホログラム記録装置を表す模式図である。
ホログラム記録装置は、ホログラム記録媒体101への情報の記録、再生を行うものであり、光学ユニット100を備える。
光学ユニット100は、記録再生用光源111,コリメートレンズ112,偏光ビームスプリッタ113,ミラー121,ピンホール122,空間光変調器123,ミラー124,ダイクロイックミラー125,凹レンズ126,対物レンズ127,ファラデー素子131、132,偏光ビームスプリッタ133,撮像素子134,1/2波長板135,136,ミラー141,遮蔽板142,位相変調素子143,サーボ用光源151,コリメートレンズ152,グレーティング153,ビームスプリッタ154,集光用レンズ155,シリンドリカルレンズ156,受光素子157,サーボ用駆動ユニット158を有する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a hologram recording apparatus according to an embodiment of the present invention.
The hologram recording apparatus records and reproduces information on the
The
ホログラム記録媒体101は、図示しない駆動手段で移動、または回転され、空間光変調器123の像を多数のホログラムとして記録することができる。
ホログラム記録媒体101は、基板102、103,記録層104,複屈折層105,反射層106を有し、信号光と参照光による干渉縞を記録する記録媒体である。
基板102、103は、記録層104等を外界から保護するための層である。基板102は、信号光と参照光を透過する透光層として機能し、例えば、APO(アモルファスポレオリフィン)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)を用いることができる。これらの材料は複屈折性が小さいことから、基板102に適する。また基板102に、ガラスや複屈折を極限まで下げたPC(ポリカーボネート)を用いてもよい。基板103には、APO、PMMA、PC、ガラスのいずれを用いてもよい。ここで、基板103には信号光や参照光が入射されないために、複屈折を有するPCを用いても差し支えなく、安価なPCを用いることが容易になる。
The
A
The
記録層104は、この干渉縞を屈折率(あるいは、透過率)の変化として記録するものであり、光の強度に応じて屈折率(あるいは、透過率)の変化が行われる材料であれば、有機材料、無機材料の別を問うことなく利用可能である。
無機材料として、例えば、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)のような電気光学効果によって露光量に応じ屈折率が変化するフォトリフラクティブ材料を用いることができる。
有機材料として、例えば、光重合型フォトポリマを用いることができる。光重合型フォトポリマは、その初期状態では、モノマがマトリクスポリマに均一に分散している。これに光が照射されると、露光部でモノマが重合する。そして、ポリマ化するにつれて周囲からモノマが移動してモノマの濃度が場所によって変化する。
記録層104の屈折率(あるいは透過率)が露光量に応じて変化することで、参照光と信号光との干渉によって生じる干渉縞(ホログラム)を屈折率(あるいは透過率)の変化としてホログラム記録媒体101に記録できる。
The
As the inorganic material, for example, a photorefractive material whose refractive index changes according to the exposure amount by an electro-optic effect such as lithium niobate (LiNbO 3 ) can be used.
As the organic material, for example, a photopolymerization type photopolymer can be used. In the photopolymerization type photopolymer, in the initial state, monomers are uniformly dispersed in the matrix polymer. When this is irradiated with light, the monomer is polymerized at the exposed portion. As the polymer is formed, the monomer moves from the surroundings, and the concentration of the monomer changes depending on the location.
When the refractive index (or transmittance) of the
複屈折層105は,複屈折性を有する材料から構成され、複屈折層105を通過する記録光および参照光の少なくともいずれか一方の偏光状態を変化させる。なお、この詳細は後述する。
反射層106は、複屈折層105を通過した記録光および参照光を反射する。例えば、屈折率の異なる透光性の材料を交互に積層してなる誘電体多層膜を反射層106に用いることができる。
The
The
記録再生用光源111は、レーザ光源であり、例えば、波長405[nm]のレーザダイオード(LD)や波長532[nm]のNd−YAGレーザを用いることができる。
コリメートレンズ112は、記録再生用光源111から照射されたレーザ光を平行光に変換する光学素子である。
偏光ビームスプリッタ113は、コリメートレンズ112から入射した平行光を信号光と参照光に分割する光学素子である。偏光ビームスプリッタ113からは、ミラー121に向かうs波の信号光とミラー141に向かうp波の参照光が出射される。
The recording / reproducing
The
The
ミラー121、124、141は、入射光を反射してその方向を変更する光学素子である。
ピンホール122は、信号光のビーム径を所望の径に絞る光学素子である。
空間光変調器123は、信号光を空間的に(ここでは、2次元的に)変調して、データを重畳する光学素子である。空間光変調器123は、透過型の素子である透過型液晶素子を用いることができる。なお、空間光変調器に反射型の素子であるDMD(Digital micro mirror) や反射型液晶、GLV(Grating Light Value)素子を用いることも可能である。
The
The
The spatial
ダイクロイックミラー125は、記録再生に用いる光(記録再生用光源111からのレーザ光)とサーボに用いる光(サーボ用光源151からのレーザ光)とを同一の光路にするための光学素子である。ダイクロイックミラー125は、記録再生用光源111とサーボ用光源151とでレーザ光の波長が異なることに対応して、記録再生用光源111からの記録再生光を透過し、サーボ用光源151からのサーボ光を反射する。ダイクロイックミラー125は記録再生用の光は全透過し、サーボ用に用いる光は全反射するような薄膜処理がその表面に施されている。
凹レンズ126は、信号光の収束性を参照光と異ならせるためのレンズである。信号光のみが凹レンズ126を通過することで、信号光と参照光のホログラム記録媒体101での集光深さが異なってくる。
対物レンズ127は、信号光および参照光の双方をホログラム記録媒体101に集光するための光学素子である。
The
The
The
ファラデー素子131、132は、偏光面を回転するための光学素子である。ファラデー素子131に入射したs偏光は偏光面が45°回転され、ファラデー素子132で元のs偏光に戻される。
偏光ビームスプリッタ133は、ファラデー素子131から入射した偏光を透過し、ホログラム記録媒体101で反射されてファラデー素子132から戻ってきた戻り光(再生光)を反射するための光学素子である。これは、ファラデー素子131、132、と偏光ビームスプリッタ133との組み合わせにより実現される。
撮像素子134は、再生光の画像を入力するための素子である。例えば、CCD(電荷結合素子)やCMOS(相補型金属酸化物半導体)素子を用いることができる。
The
The
The
1/2波長板135,136はそれぞれ、入射した信号光および参照光の偏光方向を調節するための光学素子である。1/2波長板135,136で信号光および参照光の偏光方向を調節することで、ホログラム記録媒体101の複屈折層105中での偏光状態の変化と相俟って、ホログラム記録媒体101に記録されるホログラムを選択することを可能とする。なお、この詳細は後述する。
The half-
1/2波長板135,136それぞれを信号光および参照光が通過することで、これらの偏光方向が90°回転される。この偏光方向の回転の有無は、1/2波長板135,136の角度によって調節可能であり、1/2波長板135,136を適宜に回転することで、偏光方向を回転させない、あるいは90°回転することが可能である。また、1/2波長板135,136の光路中への挿入の有無によっても、偏光方向を回転の有無を切替可能である。
As the signal light and the reference light pass through the half-
1/2波長板135,136の回転、または光路中への挿入の有無によって、偏光方向の回転を制御できる。例えば、波長板135,136を光路中に挿入して偏光方向を90°回転させたり、波長板135,136を光路中から除外して偏光方向を回転させないようにできる。あるいは、波長板135,136を回転させる回転機構を設けて、偏光方向を90°回転させたり回転させなかったりすることができる。
このように、1/2波長板135,136により偏光方向の回転を制御することで、ホログラム記録媒体101に入射する信号光および参照光の偏光方向を一致させたり(平行とする)、偏光方向を異ならせたりする(垂直とする)ことができる。
The rotation of the polarization direction can be controlled by the rotation of the half-
In this way, by controlling the rotation of the polarization direction by the half-
遮蔽板142は、参照光の一部を遮蔽して、記録光と重ならないようにするための光学素子である。ここでは、ビームの中心部分が遮蔽される。
位相変調素子143は、参照光にランダム位相またはある一定の位相パターンを持たせるための光学素子であり、位相マスクといってもよい。位相変調素子143には、すりガラスやデフューザ、空間位相変調器を用いても良い。また、位相パターンを記録したホログラム素子を用いることも可能である。ホログラム素子からの再生によって位相パターンを有する光が発生する。
The shielding
The
サーボ用光源151は、トラッキングサーボ、フォーカスサーボ等のサーボ制御を行うための光源であり、記録再生用光源111とは波長の異なるレーザ光を出射する。サーボ用光源151は、例えば、レーザーダイオードであり、ホログラム記録媒体101に対して感度が小さい、例えば、650nmを発振波長として使用する。
コリメートレンズ152は、サーボ用光源151から照射されたレーザ光を平行光に変換する光学素子である。
グレーティング153は、コリメートレンズ152から出射されたレーザ光を3つのビームに分割するための光学素子であり、2枚の素子から構成される。サーボ制御のためにレーザ光の分割が行われる。
The
The
The grating 153 is an optical element for dividing the laser light emitted from the
ビームスプリッタ154は、グレーティング153から出射されたレーザ光を透過し、ホログラム記録媒体101から反射されて戻ってきた戻り光を反射するための光学素子である。
集光用レンズ155は、ビームスプリッタ154からの戻り光を受光素子157に集光するための光学素子である。
シリンドリカルレンズ156は、集光用レンズ155から出射されたレーザ光のビーム形状を円形から楕円形に変換するための光学素子である。
受光素子157は、戻り光を受光し、トラッキングサーボ制御のためのトラッキングエラー信号とフォーカスサーボ制御のためのフォーカスエラー信号を出力するための素子である。
サーボ用駆動ユニット158は、受光素子157の出力から生成されたトラッキングエラー信号およびフォーカスエラー信号により対物レンズ127を駆動し、トラッキング制御およびフォーカス制御を行うための駆動機構であり、駆動用のコイル161,162を有する。
The
The condensing
The
The
The
(ホログラム記録装置の動作)
以下、ホログラム記録装置の動作の概要を説明する。
A.記録時
記録時におけるホログラム記録装置の動作の概要を説明する。
記録再生用光源111から出射されたレーザ光がコリメートレンズ112によって平行光になり偏光ビームスプリッタ113によってs波の信号光とp波の参照光とに分割される。
(Operation of hologram recording device)
Hereinafter, an outline of the operation of the hologram recording apparatus will be described.
A. Recording Outline of the operation of the hologram recording apparatus during recording will be described.
The laser light emitted from the recording / reproducing
信号光はミラー121によって反射され,ピンホール122によって所望のビーム径にされ、空間光変調器123によって空間的に強度変調される。空間光変調器123で光変調されたレーザ光はファラデー素子131、偏光ビームスプリッタ133,ファラデー素子132を通過し(1/2波長板135が光路中に挿入されていれば、1/2波長板135も通過)、ミラー124によって反射され、ホログラム記録媒体101上での焦点を調節する凹レンズ126を通過する。
The signal light is reflected by the
また偏光ビームスプリッタ113を透過した参照光はミラー141で反射され(1/2波長板136が光路中に挿入されていれば、その後、1/2波長板136を通過)、遮蔽板142によってビームの中心部分のみが遮断され所望のビームの形にされる。このため、ミラー124では反射されず信号光と同一の光路となる。
対物レンズ127が記録光と参照光とをホログラム記録媒体101上の略同一の箇所に集光することで、ホログラム記録媒体101上に干渉縞が形成される。この結果、空間光変調器123によって空間変調された情報をホログラム記録媒体101上にホログラムとして記録される。同軸に入射された光はおのおの前記メディア内で焦点距離をずらしており、2つの光の干渉縞として前記空間光変調器の情報をホログラムとして記録される。
The reference light transmitted through the
The
ここでホログラム記録媒体101またはユニット100全体を平面的に移動(シフト)させ、信号光および参照光を略同一の箇所に入射させることで、空間変調によるデータをホログラムとしてホログラム記録媒体101に記録することができる。なお、このときに必要な移動量(シフト量)は位相変調素子143の位相パターンのピッチに依存する。
また、位相変調素子143またはユニット100全体をホログラム記録媒体101の表面に垂直な方向(奥行き方向)に移動(シフト)させ、信号光および参照光を入射させることで、空間変調によるデータを記録することができる。
Here, the
Further, the
B.再生時
再生時におけるホログラム記録装置の動作の概要を説明する。
再生時には信号光を遮断し、参照光のみをホログラム記録媒体101に入射させる。
記録再生用光源111から出射し、偏光ビームスプリッタ113を透過した参照光がミラー141によって反射され(1/2波長板136が光路中に挿入されていれば、1/2波長板136を通過)、遮蔽板142によってビームの中心部分のみが遮断される。その後、参照光はダイクロイックミラー125を通過し、位相変調素子143によって記録時と同様の位相パターンを有する参照光となりホログラム記録媒体101に入射する。
ここで1/2波長板136の光路中への挿入/除外の状態は、記録時と同様とは限らない。後述のモード(3)(4)(5)(6)では、参照光を記録時と同じ偏光方向で入射すると信号光と再生光(回折光)の偏光方向がずれてしまう。このため、参照光の偏光方向を記録と再生時では90度回転させるように、1/2波長板136の光路中への挿入/除外の状態を再生時と記録時で異ならせる。
B. At the time of reproduction An outline of the operation of the hologram recording apparatus at the time of reproduction will be described.
During reproduction, the signal light is blocked and only the reference light is incident on the
The reference light emitted from the recording / reproducing
Here, the state of insertion / exclusion of the half-
記録時と同じ位相パターンを持った参照光がホログラム記録媒体101に入射することにより、ホログラム記録媒体101に記録されたホログラムから回折光(再生光)が発生する。
発生した再生光は信号光と逆の光路をたどり、対物レンズ127、凹レンズ126,ダイクロイックミラー125を透過して、ミラー124で反射される。
ミラー124で反射された再生光は、ファラデー素子132によって偏光方向が回転される。その結果、ファラデー素子132を出射した再生光は、偏光ビームスプリッタ133で反射され、撮像素子134によって空間光変調器123での空間的な2次元データに対応する電気信号に変換される。撮像素子134からの出力は、図示しない信号処理部によって2値化され、時系列2値化データに変換される。
When reference light having the same phase pattern as that at the time of recording enters the
The generated reproduction light follows an optical path opposite to that of the signal light, passes through the
The direction of polarization of the reproduction light reflected by the
ここでホログラム記録媒体101またはユニット100全体を平面的に移動(シフト)させ、ホログラム記録媒体101上で再生したい場所に参照光を入射させることによって所望のデータが再生される。
また、位相変調素子143またはユニット100全体をホログラム記録媒体101の表面に垂直な方向(奥行き方向)に移動(シフト)させることで奥行き方向に多重化されたデータを取り出すことができる。
Here, the
Further, the data multiplexed in the depth direction can be taken out by moving (shifting) the
(ホログラム記録媒体101近傍での信号光、参照光の詳細)
図2は、ホログラム記録媒体101近傍での信号光、参照光の詳細を表す模式図である。信号光の回りを囲うように参照光が入射されている。
これに換えて、図3のように信号光に対して両脇から参照光を2本入射させてもよい。また両脇からではなく片方のみから参照光を入射させることもできる。参照光が3本や4本であっても良い。
なお、図1に示したホログラム記録装置では、ホログラム記録媒体101に入射する信号光および参照光が直線偏光であることを前提としていたが、直線偏光に代えて円偏光とすることも可能である。
(Details of signal light and reference light near the hologram recording medium 101)
FIG. 2 is a schematic diagram showing details of signal light and reference light in the vicinity of the
Alternatively, two reference lights may be incident on the signal light from both sides as shown in FIG. Further, the reference light can be incident only from one side, not from both sides. There may be three or four reference beams.
In the hologram recording apparatus shown in FIG. 1, it is assumed that the signal light and the reference light incident on the
ホログラム記録媒体101には以下のような複数のホログラムa〜dが記録される可能性がある。後述するように、ホログラム記録媒体101が複屈折層105を備えていることで、記録されるホログラムが制限される。その結果、S/N比の向上が実現される。
ホログラムa: 信号光の透過成分と参照光の透過成分による透過型ホログラム
ホログラムb: 信号光の反射成分と参照光の反射成分による透過型ホログラム
ホログラムc: 信号光の反射成分と参照光の透過成分による反射型ホログラム
ホログラムd: 信号光の透過成分と参照光の反射成分による反射型ホログラム
ここで、信号光、参照光の透過成分とは、信号光、参照光の内、基板102を透過し、反射層106で反射されていない成分をいう。また、信号光、参照光の反射成分とは、信号光、参照光の内、反射層106で反射された成分をいう。
A plurality of holograms a to d as described below may be recorded on the
Hologram a: Transmission hologram with transmission component of signal light and transmission component of reference light Hologram b: Transmission hologram with reflection component of signal light and reflection component of reference light Hologram c: Reflection component of signal light and transmission component of reference light Reflection hologram by d hologram d: Reflection hologram by transmission component of signal light and reflection component of reference light Here, transmission component of signal light and reference light is transmitted through the
ホログラム記録媒体101にホログラムa〜dの全てが記録されれば、それぞれのホログラムa〜dからの回折光の足し合わせによって信号が再生される(再生光)。
これらのホログラムa〜dからの回折光同士の位置合わせなどが正確になされていれば良いが、ホログラム記録媒体101の回転、移動などによってフォーカス方向やトラック方向のズレ、またはチルト角がずれるなど様々なズレが生じる。これらのずれによって各ホログラムa〜dの選択性が異なることから、再生光のS/N比が劣化することになる。
これから判るように、記録するホログラムa〜dを制限する(例えば、ホログラムa〜dの2つ、あるいは1つのみを記録する)ことによって、再生光(回折光)のS/N比が向上することが期待される。
When all of the holograms a to d are recorded on the
It is sufficient that the diffracted light from these holograms a to d is accurately aligned, but various such as a shift in the focus direction or track direction, or a tilt angle shifts due to rotation or movement of the
As can be seen, limiting the holograms a to d to be recorded (for example, recording two or only one of the holograms a to d) improves the S / N ratio of the reproduction light (diffracted light). It is expected.
また、透過型ホログラムおよび反射型ホログラムはそれぞれ、ホログラム記録媒体の平面方向に対して垂直および水平に形成される。従い、ホログラム記録媒体がフォトポリマのような記録時に収縮などのディメンジョン変化が生じる材料から構成される場合には、透過型および反射型それぞれでのホログラムの形状の変化の仕方が異なる。このため、透過型ホログラムおよび反射型ホログラムそれぞれで再生光の出射角度が異なり、ノイズの原因となる。
即ち、透過型ホログラムおよび反射型ホログラムのいずれか一方のみを選択することでも、再生光(回折光)のS/N比が向上することが期待できる。
Further, the transmission hologram and the reflection hologram are formed vertically and horizontally with respect to the plane direction of the hologram recording medium, respectively. Accordingly, when the hologram recording medium is made of a material that causes a dimensional change such as shrinkage during recording, such as a photopolymer, the method of changing the shape of the hologram differs between the transmission type and the reflection type. For this reason, the transmission light and the reflection hologram have different reproduction light emission angles, which causes noise.
That is, it can be expected that the S / N ratio of the reproduction light (diffracted light) is improved by selecting only one of the transmission hologram and the reflection hologram.
ここで、ホログラムa〜dのどれを記録するホログラムとして選択するかによって、再生光(回折光)のS/N比が変わり得ることを示す。
図1に示したホログラム記録装置のように、参照光にランダムな位相または振幅パターンを与えた位相相関多重を用いた場合には、デフォーカス方向のマージンが数十μm程度と厳しくなる。そのとき、参照光の反射成分はホログラム記録媒体101中でダブルパスとなる(往復する)ためそのマージンは1/2となる。
ホログラムb,dでは、再生時に参照光がダブルパスになり、デフォーカス方向のマージンが厳しい。即ち、デフォーカスマージンを考慮に入れると、ホログラムa、cは、マージンがホログラムb,dより広く、有用となる。
Here, it is shown that the S / N ratio of the reproduction light (diffracted light) can be changed depending on which of the holograms a to d is selected as a recording hologram.
As in the hologram recording apparatus shown in FIG. 1, when phase correlation multiplexing in which a random phase or amplitude pattern is applied to the reference light is used, the margin in the defocus direction becomes as severe as several tens of μm. At that time, the reflection component of the reference light becomes a double pass (reciprocates) in the
In holograms b and d, the reference beam becomes a double path during reproduction, and the margin in the defocus direction is severe. In other words, taking the defocus margin into consideration, the holograms a and c are useful because the margins are wider than the holograms b and d.
さらに、ホログラムaでは、再生時に参照光の透過成分の入射によってホログラムaから発生する回折光が反射層106で反射されて、ホログラム記録媒体101からの再生光となる。一方ホログラムcでは、再生時に参照光の反射成分の入射によってホログラムaから発生する回折光がそのまま再生光となる。これら2つのホログラムa,cを比較すると、一般に、参照光の反射成分が回折して出力されるホログラムcの方が効率は悪くなると予想される。しかし、ホログラムの記録条件によってS/N比の良否は変化しうることから、ホログラムaのS/N比がホログラムcに必ず勝るとは限らない。
Further, in the hologram a, the diffracted light generated from the hologram a by the incidence of the transmission component of the reference light at the time of reproduction is reflected by the
上記では、ホログラムa〜d中からホログラムa、cを選択することが有用であることを示したが、条件によっては他の選択が有用となる可能性もある。例えば、透過型のホログラムa,bのみ、あるいは反射型のホログラムc,dのみで記録する方が記録効率が良好な場合もある。
以上のように、ホログラムa〜dのどれを選択するかは、記録条件等によって適宜に変更することが好ましい。後述するように、モード(1)〜(6)によって、ホログラムa〜dから2つのホログラムを適宜に選択、記録することができる。
Although it has been shown above that it is useful to select the holograms a and c from the holograms a to d, other selections may be useful depending on conditions. For example, the recording efficiency may be better when recording is performed only with the transmission type holograms a and b or only with the reflection type holograms c and d.
As described above, which of the holograms a to d is selected is preferably changed as appropriate according to the recording conditions. As will be described later, two holograms can be appropriately selected and recorded from the holograms a to d by the modes (1) to (6).
(複屈折層105の詳細)
既述のように、ホログラム記録媒体101が複屈折層105を備えていることから、ホログラムa〜d中から記録するホログラムを選択することが可能となる。
複屈折層105は、信号光と参照光の少なくとも一方の偏光状態を変化させる。一例として、信号光と参照光が直線偏光である場合に、参照光のみの反射光の偏光方向を90[deg.]回転させる。
(Details of the birefringent layer 105)
As described above, since the
The
図4は、ホログラムa〜dのうちいずれか2つのホログラムを選択して記録できる方式(モード(1)〜(6))をまとめた図である。
モード(1): 複屈折層105が斜めから入射してきた光波(信号光、参照光のいずれか、図1では信号光)の偏光方向を90°回転させ、かつ入射時の信号光と参照光の入射の偏光方向を一致させる。
モード(2): 複屈折層105が斜めから入射してきた光波(信号光、参照光のいずれか、図1では信号光)の偏光方向を90°回転させ、かつ信号光と参照光の入射の偏光方向を90°異ならせる。
モード(3): 複屈折層105が垂直に入射してきた光波(信号光、参照光のいずれか、図1では参照光)の偏光方向を90°回転させ、かつ入射時の信号光と参照光の入射の偏光方向を一致させる。
モード(4): 複屈折層105が垂直に入射してきた光波(信号光、参照光のいずれか、図1では参照光)の偏光方向を90°回転させ、かつ信号光と参照光の入射の偏光方向を90°異ならせる。
モード(5): 複屈折層105が斜めおよび垂直に入射してきた光波(信号光、参照光の双方)の偏光方向を90°回転させ、かつ入射時の信号光と参照光の入射の偏光方向を一致させる。
モード(6): 複屈折層105が斜めおよび垂直に入射してきた光波(信号光、参照光の双方)の偏光方向を90°回転させ、かつ信号光と参照光の入射の偏光方向を90°異ならせる。
FIG. 4 is a diagram summarizing methods (modes (1) to (6)) in which any two holograms among the holograms a to d can be selected and recorded.
Mode (1): The polarization direction of the light wave (either signal light or reference light, signal light in FIG. 1) incident from the oblique direction on the
Mode (2): The polarization direction of the light wave (either the signal light or the reference light, or the signal light in FIG. 1) incident from the oblique direction by the
Mode (3): The polarization direction of the light wave (either signal light or reference light, reference light in FIG. 1) incident perpendicularly to the
Mode (4): The polarization direction of the light wave (either signal light or reference light, reference light in FIG. 1) incident perpendicularly to the
Mode (5): The polarization direction of the light wave (both signal light and reference light) incident on the
Mode (6): The polarization direction of the light wave (both signal light and reference light) incident on the
モード(1)では、ホログラムa,cは記録されるが、ホログラムb,dは記録されない。ホログラムbは信号光および参照光の反射成分の干渉によるものであるが、これらの偏光方向が90度異なることから干渉が生じない。また、ホログラムdは信号光の透過成分および参照光の反射成分の干渉によるものであるが、これらの偏光方向が90度異なることから干渉が生じない。
また、モード(2)では、信号光と参照光の透過成分同士によるホログラムaは記録されず、反射成分同士によるホログラムbは記録される。また反射型ホログラムについてはホログラムcが記録されず、ホログラムdが記録される。
さらに、モード(3)〜(6)ではそれぞれ、ホログラムa,d、ホログラムb,c、ホログラムa,b、ホログラムc,dが記録される。
In mode (1), holograms a and c are recorded, but holograms b and d are not recorded. The hologram b is due to interference between the reflection components of the signal light and the reference light, but no interference occurs because the polarization directions thereof are different by 90 degrees. Further, the hologram d is due to interference between the transmission component of the signal light and the reflection component of the reference light, but interference does not occur because their polarization directions are different by 90 degrees.
In mode (2), the hologram a is not recorded by the transmission components of the signal light and the reference light, and the hologram b by the reflection components is recorded. For the reflection hologram, the hologram c is not recorded, but the hologram d is recorded.
Further, in modes (3) to (6), holograms a and d, holograms b and c, holograms a and b, and holograms c and d are recorded, respectively.
次に示すように、ホログラム記録装置の特性に応じて、モード(1)〜(6)を選択することが可能である。
・再生のデフォーカス方向のシフトによる回折光の選択性を改善したい場合:モード(1)
・再生のデフォーカス方向のシフトによるCCD上での像の劣化に対するマージンを改善したい場合:モード(4)
・透過型ホログラムのみで記録したい場合:モード(5)
・反射型ホログラムのみで記録したい場合:モード(6)
As shown below, modes (1) to (6) can be selected according to the characteristics of the hologram recording apparatus.
-To improve the selectivity of diffracted light by shifting the defocus direction of reproduction: Mode (1)
-To improve the margin for image degradation on the CCD due to a shift in the defocus direction of reproduction: Mode (4)
・ When recording with only transmission hologram: Mode (5)
・ When recording only with a reflection hologram: Mode (6)
透過型ホログラムおよび反射型ホログラムはそれぞれ、ホログラム記録媒体101の平面方向に対して垂直および水平に形成されるため、ホログラム記録媒体101がフォトポリマのような記録時に収縮などのディメンジョン変化が生じる材料から構成される場合には、これら2つのホログラムの形状の変化の仕方が異なり、それぞれからの再生光の出射角度が相違しノイズの原因となる。モード(5)、(6)いずれかを用いて、透過型ホログラムおよび反射型ホログラムの一方のみを選択することで、再生光のS/N比が向上する。
ここで、透過型ホログラムは、ディメンジョンの変化に対してより広いマージンを持つ。また反射型ホログラムは、波長選択性が非常に狭く、波長多重を行いたい場合に適している。これらの事情に応じて、モード(5)、(6)が適宜に選択される。
Each of the transmission hologram and the reflection hologram is formed vertically and horizontally with respect to the plane direction of the
Here, the transmission hologram has a wider margin with respect to a change in dimension. Reflective holograms are very narrow in wavelength selectivity and are suitable when wavelength multiplexing is desired. Modes (5) and (6) are appropriately selected according to these circumstances.
複屈折層105を構成する材料に求められる性質として以下1、2が挙げられる。
1. 固有複屈折値がある程度高く、ある程度制御可能なこと
2. 透明性が高いこと
複屈折層105として、高分子材料(ポリマー)、例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン、ポリフェニレンエーテル、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンを用いることができる。なお、これらの材料は、比較的安価で手に入りやすい利点もある。
The following
1. 1. The intrinsic birefringence value is high to some extent and can be controlled to some extent. High birefringence As the
複屈折層105に求められる性質は上記のモード(1)〜(6)に応じて異なる。
モード(1)、(2)を実現するためには、複屈折層105の複屈折によって、その入射角度に応じて参照光と信号光の偏光状態が異なる必要がある。具体的には、下記の式(1)を満たす必要がある。
|(ns・L/cosθs)−(nr・L/cosθs)|=N・(λ/2)
n=ns ……式(1)
The properties required for the
In order to realize the modes (1) and (2), the polarization state of the reference light and the signal light needs to be different depending on the incident angle due to the birefringence of the
| (Ns · L / cos θs) − (nr · L / cos θs) | = N · (λ / 2)
n = ns (1)
ここで、θs: 複屈折層105内での信号光の入射角
θr: 複屈折層105内での参照光の入射角
L: 複屈折層105の厚み
n: 複屈折層105の平均屈折率
ns: 入射角θsでの屈折率
nr: 入射角θrでの屈折率
N: 任意の整数
である。
Here, θs: incident angle of signal light in the
θr: incident angle of reference light in the
L: thickness of the
n: Average refractive index of the
ns: Refractive index at incident angle θs
nr: Refractive index at incident angle θr
N: An arbitrary integer.
条件が上記の式(1)からずれると、偏光方向が90度ずれていないことを意味するため、そのズレの分だけ不要なホログラム(干渉)が発生する。
なお、入射光が平行光ではなく収束光である場合には入射角θは一つの値には定まらないが、このときには光軸を基準に入射角を規定する。このようにすることで、最大限干渉を妨げることが出来る。
If the condition deviates from the above equation (1), it means that the polarization direction is not deviated by 90 degrees, and therefore an unnecessary hologram (interference) is generated by the deviation.
When the incident light is not parallel light but convergent light, the incident angle θ is not fixed to one value, but at this time, the incident angle is defined with reference to the optical axis. By doing so, interference can be prevented to the maximum.
モード(3)、(4)では以下の式(2)を満たす必要がある。
|(ns・L/cosθs)−(nr・L/cosθs)|=N・(λ/2)
n=nr ……式(2)
In modes (3) and (4), the following expression (2) must be satisfied.
| (Ns · L / cos θs) − (nr · L / cos θs) | = N · (λ / 2)
n = nr (2)
モード(5)、(6)では以下の式(3)を満たす必要がある。
ns・L/cosθs=N・(λ/2)
nr・L/cosθs=N・(λ/2) ……式(3)
In the modes (5) and (6), the following expression (3) needs to be satisfied.
ns · L / cos θs = N · (λ / 2)
nr · L / cos θs = N · (λ / 2) (3)
A.実験例1(信号光、参照光の双方が直線偏光の場合)
信号光、参照光の双方が直線偏光の場合を詳細に説明する。
図5(A),(B)は、直線偏光を複屈折層105に入射したときの模式的な状態および入射角度の変化に対する複屈折特性の一例を表す図である。なお、複屈折層105としてPC基板を用いた場合を想定している。
ここでは、複屈折層105が複屈折層105の層方向に平行な一軸性の屈折率楕円体(nx,ny,nz)で表せるものと仮定している。即ち、主屈折率nzが複屈折層105の層方向に平行であり、X,Y方向の主屈折率nx、nyは互いに等しい(nx=ny)。
入射光が垂直に入射(入射角度0°)する場合には、X,Y方向(複屈折層105の層に平行な方向)の主屈折率nx,nyのみが影響し、信号光、参照光の偏光方向は入射前と変わらない。しかし、入射角度が大きくなるに従って主屈折率nzの影響が現れ、偏光方向が変化するようになる。具体的には、入射角度±30[deg.]程度で偏光方向が90°変化する。
A. Experimental example 1 (when both signal light and reference light are linearly polarized)
The case where both the signal light and the reference light are linearly polarized will be described in detail.
5A and 5B are diagrams illustrating an example of a birefringence characteristic with respect to a change in the incident state and a schematic state when linearly polarized light is incident on the
Here, it is assumed that the
When the incident light is incident vertically (incident angle 0 °), only the main refractive indexes nx and ny in the X and Y directions (the direction parallel to the birefringent layer 105) are affected, and the signal light and the reference light The polarization direction is the same as before incidence. However, as the incident angle increases, the influence of the main refractive index nz appears, and the polarization direction changes. Specifically, the incident angle ± 30 [deg. ], The polarization direction changes by 90 °.
よって、複屈折層105としてPC基板を用いたときには、信号光の入射角度を−20[deg.]から+20[deg.]の範囲とし、参照光の入射角度を−35[deg.]から−25[deg.](または、+25[deg.]から+35[deg.])の範囲とすることで、参照光の偏光方向のみを略90°回転させることができる。
この場合、信号光の反射成分(反射層106で反射された信号光)は信号光の透過成分(反射層106で反射される前の信号光)とほぼ変わらない偏向方向であるが、参照光の反射成分は複屈折層105の複屈折の影響により参照光の透過成分とは偏向方向が90[deg.]ずれる。よって信号光の反射成分と参照光の反射成分とが干渉しないためにホログラムbが記録されない。また、信号光の透過成分と参照光の反射成分の干渉による反射型ホログラムdも記録されない。このように、ホログラムを選択して記録することで、ノイズの原因となる余分なホログラムの記録を避け、S/N比の改善が期待できる。
Therefore, when a PC substrate is used as the
In this case, the reflection component of the signal light (the signal light reflected by the reflection layer 106) has a deflection direction that is substantially the same as the transmission component of the signal light (the signal light before being reflected by the reflection layer 106). The reflection component of the reference light has a deflection direction of 90 [deg. ] Deviation. Therefore, the hologram b is not recorded because the signal light reflection component and the reference light reflection component do not interfere with each other. Further, the reflection hologram d due to interference between the transmission component of the signal light and the reflection component of the reference light is not recorded. Thus, by selecting and recording the hologram, it is possible to avoid the recording of an extra hologram that causes noise and to improve the S / N ratio.
B.実験例2(信号光、参照光の双方が円偏光の場合)
図6は、円偏光を複屈折層105に入射したときの入射角度の変化に対する複屈折特性の一例を表す図である。なお、複屈折層105としてPC基板を用いた場合を想定している。
図6から、複屈折層105としてPC基板を用いたときには、信号光の入射角度を−18[deg.]から+18[deg.]の範囲とし、参照光の入射角度を−35[deg.]から−25[deg.](または、+25[deg.]から+35[deg.])の範囲とすることで、参照光の偏光状態のみを変化させることができる。
B. Experimental example 2 (when both signal light and reference light are circularly polarized)
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of birefringence characteristics with respect to a change in incident angle when circularly polarized light is incident on the
From FIG. 6, when a PC substrate is used as the
この場合、信号光の反射成分(反射層106で反射された信号光)は信号光の透過成分(反射層106で反射される前の信号光)とほぼ変わらない偏向状態(円偏光)であるが、参照光の反射成分は複屈折層105の複屈折の影響により直線偏光となり、参照光の透過成分が円偏光であるのと異なる。よって信号光の反射成分と参照光の反射成分の干渉は、そのまま円偏光で反射してきたときよりも数十パーセントほど減少する。Aで示した直線偏光の場合のように偏光方向を完全に90度回転させてホログラムの記録を防止するのは困難であるが、ノイズの原因となるホログラムを減少するという意味で有益である。
In this case, the reflection component of the signal light (the signal light reflected by the reflection layer 106) is in a deflected state (circularly polarized light) that is substantially the same as the transmission component of the signal light (the signal light before being reflected by the reflection layer 106). However, the reflection component of the reference light becomes linearly polarized light due to the influence of the birefringence of the
100 光学ユニット
101 ホログラム記録媒体
102,103 基板
104 記録層
105 複屈折層
106 反射層
111 記録再生用光源
112 コリメートレンズ
113 偏光ビームスプリッタ
121 ミラー
122 ピンホール
123 空間光変調器
124 ミラー
125 ダイクロイックミラー
126 凹レンズ
127 対物レンズ
131 ファラデー素子
132 ファラデー素子
133 偏光ビームスプリッタ
134 撮像素子
135,136 1/2波長板
141 ミラー
142 遮蔽板
143 位相変調素子
151 サーボ用光源
152 コリメートレンズ
153 グレーティング
154 ビームスプリッタ
155 集光用レンズ
156 シリンドリカルレンズ
157 受光素子
158 サーボ用駆動ユニット
161,162 コイル
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記ホログラム記録層に積層され、複屈折性を有し、かつ前記信号光および参照光の少なくともいずれか一方の偏光状態を変化させる複屈折層と、
前記複屈折層に積層され、かつ前記信号光および参照光を反射する反射層と、
を具備することを特徴とするホログラム記録媒体。 A hologram recording layer that is polarized and receives signal light and reference light having different incident directions and records a hologram; and
A birefringent layer that is laminated on the hologram recording layer, has birefringence, and changes the polarization state of at least one of the signal light and the reference light;
A reflective layer laminated on the birefringent layer and reflecting the signal light and reference light;
A hologram recording medium comprising:
ことを特徴とする請求項1記載のホログラム記録媒体。 The hologram recording medium according to claim 1, wherein the birefringent layer is made of a birefringent material having an axial property in a substantially layer direction of the birefringent layer.
ことを特徴とする請求項2記載のホログラム記録媒体。 The hologram recording medium according to claim 2, wherein the birefringent material is a polymer material.
ことを特徴とする請求項1記載のホログラム記録媒体。 The hologram recording medium according to claim 1, wherein the signal light and the reference light are linearly polarized light.
ことを特徴とする請求項4記載のホログラム記録媒体。 The hologram recording medium according to claim 4, wherein the polarization directions of the signal light and the reference light are substantially parallel.
ことを特徴とする請求項4記載のホログラム記録媒体。 The hologram recording medium according to claim 4, wherein the polarization directions of the signal light and the reference light are substantially perpendicular.
ことを特徴とする請求項4記載のホログラム記録媒体。 The hologram recording medium according to claim 4, wherein the polarization direction of the signal light is substantially the same before and after passing through the birefringent layer, and the polarization direction of the reference light is different by approximately 90 °.
ことを特徴とする請求項4記載のホログラム記録媒体。 The hologram recording medium according to claim 4, wherein the polarization direction of the signal light differs by approximately 90 ° before and after passing through the birefringent layer, and the polarization direction of the reference light is substantially the same.
ことを特徴とする請求項4記載のホログラム記録媒体。 The hologram recording medium according to claim 4, wherein polarization directions of the signal light and the reference light differ by approximately 90 ° before and after passing through the birefringent layer.
ことを特徴とする請求項1記載のホログラム記録媒体。 The hologram recording medium according to claim 1, wherein the signal light and the reference light are circularly polarized light.
ことを特徴とする請求項1記載のホログラム記録媒体。 The hologram recording medium according to claim 1, wherein the signal light and the reference light are incident on the light-transmitting layer at an incident angle of 20 ° or less and 25 ° or more and 35 ° or less, respectively.
前記分離された信号光を変調する変調器と、
ホログラムを記録するホログラム記録層と、前記ホログラム記録層上に積層され、複屈折性を有し、かつ前記信号光および参照光の少なくともいずれか一方の偏光状態を変化させる複屈折層と、前記複屈折層に積層され、かつ前記信号光および参照光を反射する反射層と、を有するホログラム記録媒体に、前記変調される信号光および前記分離される参照光とを異なる角度で入射、集光する集光系と、
を具備することを特徴とするホログラム記録装置。 A light separating element that separates laser light emitted from the laser light source into signal light and reference light;
A modulator for modulating the separated signal light;
A hologram recording layer for recording a hologram, a birefringence layer that is laminated on the hologram recording layer, has birefringence, and changes a polarization state of at least one of the signal light and the reference light, and the birefringence layer. The modulated signal light and the separated reference light are incident and condensed at different angles on a hologram recording medium that is laminated on a refractive layer and has a reflective layer that reflects the signal light and the reference light. A condensing system;
A holographic recording apparatus comprising:
前記分離された信号光を変調するステップと、
ホログラム記録層と、複屈折層と、反射層と、を有するホログラム記録媒体に、前記変調される信号光および前記分離される参照光とを異なる角度で入射、集光するステップと、
前記集光される信号光および参照光が前記複屈折層を通過していずれか一方の偏光状態が変化するステップと、
前記複屈折層を通過した信号光および参照光が前記反射層で反射されるステップと、
前記反射層で反射される信号光および参照光が前記複屈折層を再度通過して前記いずれか一方の偏光状態が変化するステップと、
前記複屈折層を通過した信号光および参照光が前記ホログラム記録層に再入射されるステップと、
を具備することを特徴とするホログラム記録方法。
Separating the laser light emitted from the laser light source into signal light and reference light;
Modulating the separated signal light;
Incident and condensing the modulated signal light and the separated reference light at different angles on a hologram recording medium having a hologram recording layer, a birefringent layer, and a reflective layer;
The focused signal light and reference light pass through the birefringent layer and the polarization state of either one changes;
The signal light and the reference light that have passed through the birefringent layer are reflected by the reflective layer;
The signal light and the reference light reflected by the reflective layer pass through the birefringent layer again to change the polarization state of any one of the steps;
The signal light and the reference light that have passed through the birefringent layer are reincident on the hologram recording layer;
A hologram recording method comprising:
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