JP2006267842A - Hologram reproducing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はホログラム再生装置に関し、特に、導波路ホログラムメモリの所望の導波路層、および導波路層の結合面内における所望の結合位置に入射レーザ光を結合するためのホログラム再生装置に関する。 The present invention relates to a hologram reproducing apparatus, and more particularly to a desired waveguide layer of a waveguide hologram memory and a hologram reproducing apparatus for coupling incident laser light to a desired coupling position in a coupling plane of the waveguide layer.
近年、機能向上のめざましい携帯電話に代表されるモバイル機器の発展に伴い、小型かつ大容量であるメモリ媒体の需要が急増している。需要を満たすメモリ媒体として導波路ホログラムメモリが注目されている。 In recent years, with the development of mobile devices typified by mobile phones whose functions are remarkably improved, the demand for small and large-capacity memory media has increased rapidly. Waveguide hologram memories are attracting attention as memory media that meet demand.
導波路ホログラムメモリとは、導波路層のコア部に複数の凹凸形状が形成された光記録媒体である。導波路層にレーザ光が入射すると、複数の凹凸形状によりレーザ光が回折される。回折されたレーザ光は導波路層と垂直な方向に進み、導波路ホログラムメモリの外に出てCCD(charge coupled device)などの撮像素子上で結像され、情報が再生される。 A waveguide hologram memory is an optical recording medium in which a plurality of concave and convex shapes are formed in the core portion of a waveguide layer. When laser light is incident on the waveguide layer, the laser light is diffracted by a plurality of concave and convex shapes. The diffracted laser light travels in a direction perpendicular to the waveguide layer, exits the waveguide hologram memory, forms an image on an image pickup device such as a CCD (charge coupled device), and reproduces information.
一方、メモリ分野とは別の開発分野である、バックライトを必要としない液晶表示装置の開発分野において、ホログラムをバックライトの代わりに配置させた液晶表示装置が考案されている。これら2つの分野のそれぞれにおいて、大容量化メモリおよび液晶表示装置の大画面化のためにホログラムの大型化が必須事項となっている。 On the other hand, in the development field of a liquid crystal display device that does not require a backlight, which is a development field different from the memory field, a liquid crystal display device in which a hologram is arranged instead of a backlight has been devised. In each of these two fields, it is essential to increase the size of the hologram in order to increase the capacity of the memory and the liquid crystal display device.
従来、導波路ホログラムメモリの大型化に伴い、入射レーザ光を導波路ホログラムメモリに結合させるために導波路層の幅に合わせて入射レーザ光の幅を広げていた。たとえば、特開2003−316244号公報(特許文献1)にはレンズにより幅が広げられた入射レーザ光を用いた光再生装置用光入力装置および光再生装置用光入力方法が開示される。 Conventionally, with an increase in the size of the waveguide hologram memory, the width of the incident laser light has been increased in accordance with the width of the waveguide layer in order to couple the incident laser light to the waveguide hologram memory. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-316244 (Patent Document 1) discloses an optical input device for an optical reproducing apparatus and an optical input method for an optical reproducing apparatus using incident laser light whose width is widened by a lens.
図13は、特開2003−316244号公報(特許文献1)に開示される光再生装置用光入力装置の構造を示す上面図である。図13を参照して、半導体レーザ101には発振波長が660nmである半導体レーザが使用される。半導体レーザ101は単一縦モードで発振する。レーザ光の電場の振動方向は紙面と平行になるように配置されている。半導体レーザ101から出射されたレーザ光102は広がり角が32°になるようにレンズ103によって広げられる。広げられたレーザ光104は光記録媒体105に結合される。
FIG. 13 is a top view showing a structure of an optical input device for an optical regenerator disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-316244 (Patent Document 1). Referring to FIG. 13, a semiconductor laser having an oscillation wavelength of 660 nm is used as the
また、特開2003−295153号公報(特許文献2)には、小型・軽量化に適した単純な構造にできる、高品位で高偏向角化が可能な光偏向装置および光偏向方法が開示されている。図14は、特開2003−295153号公報(特許文献2)に開示された液晶光位相変調素子の断面構造を示す図である。図14を参照して、液晶層111は配向層112によって、電圧が印加されていない時に配向されている。電極113によって電圧が液晶層111に印加されると、液晶層111内に屈折率分布が形成され、入射直線偏光114は偏向されて出射する。
特開2003−316244号公報(特許文献1)に開示された従来技術のようにレンズにより入射レーザ光の幅を広げる場合、ホログラムメモリが大型化するに伴い、結合位置におけるレーザ光の強度がレーザ光の幅を広げる前よりも弱くなる。さらに、レーザ光の幅を広げるほど異なる結合領域において強度のむらが生じる。 When the width of the incident laser beam is increased by a lens as in the prior art disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-316244 (Patent Document 1), the intensity of the laser beam at the coupling position increases as the hologram memory becomes larger. It becomes weaker than before widening the light. Furthermore, unevenness in intensity occurs in different coupling regions as the width of the laser beam is increased.
本発明の目的は、入射レーザ光の強度を保持し、かつ、導波路ホログラムメモリの入射面上の異なる結合領域で入射レーザ光の強度むらが発生することを抑制しながら、導波路層内の所望の結合位置に入射レーザ光を結合させるホログラム再生装置を提供することである。 An object of the present invention is to maintain the intensity of the incident laser beam and suppress the occurrence of uneven intensity of the incident laser beam in different coupling regions on the incident surface of the waveguide hologram memory. It is an object of the present invention to provide a hologram reproducing apparatus that couples incident laser light to a desired coupling position.
本発明は要約すれば、導波路ホログラムメモリにレーザ光を入射するホログラム再生装置であって、レーザ光を発する光源と、レーザ光を平行光にする第1の光学系と、第1の光学系から出射されたレーザ光の向きを入射方向に対して第1の偏向角だけ変え、レーザ光を出射する第1の光偏向素子と、第1の光偏向素子から出射されたレーザ光の向きを入射方向に対して第2の偏向角だけ変え、レーザ光を出射する第2の光偏向素子と、第2の光偏向素子から出射されたレーザ光を、導波路ホログラムメモリに含まれる導波路層に光学的に結合させる第2の光学系とを備える。 In summary, the present invention relates to a hologram reproducing apparatus that makes laser light incident on a waveguide hologram memory, a light source that emits laser light, a first optical system that makes the laser light parallel light, and a first optical system. The direction of the laser light emitted from the first direction is changed by the first deflection angle with respect to the incident direction, and the direction of the laser light emitted from the first light deflection element and the first light deflection element are changed. A second optical deflection element that emits laser light by changing only the second deflection angle with respect to the incident direction, and a waveguide layer that includes the laser light emitted from the second optical deflection element in the waveguide hologram memory And a second optical system optically coupled to the first optical system.
好ましくは、第1の偏向角と第2の偏向角とは、符号が逆であり、かつ、絶対値が等しい。 Preferably, the first deflection angle and the second deflection angle are opposite in sign and have the same absolute value.
より好ましくは、第1の光偏向素子は、印加される第1の駆動電圧に応じて、第1の偏向角を変化させる。第2の光偏向素子は、印加される第2の駆動電圧に応じて、第2の偏向角を変化させる。ホログラム再生装置は、第1の駆動電圧および第2の駆動電圧を制御する駆動部をさらに備える。 More preferably, the first light deflection element changes the first deflection angle in accordance with the applied first drive voltage. The second optical deflection element changes the second deflection angle according to the applied second driving voltage. The hologram reproducing device further includes a drive unit that controls the first drive voltage and the second drive voltage.
さらに好ましくは、駆動部は、第1の駆動電圧および第2の駆動電圧を制御して、導波路層の結合面内における所望の結合位置にレーザ光を結合させる。 More preferably, the drive unit controls the first drive voltage and the second drive voltage to couple the laser beam to a desired coupling position in the coupling plane of the waveguide layer.
さらに好ましくは、導波路ホログラムメモリは、複数の導波路層を含み、駆動部は、第1の駆動電圧および第2の駆動電圧を制御して、複数の導波路層のうちの所望の導波路層にレーザ光を結合させる。 More preferably, the waveguide hologram memory includes a plurality of waveguide layers, and the drive unit controls the first drive voltage and the second drive voltage, and the desired waveguide of the plurality of waveguide layers is controlled. A laser beam is coupled to the layer.
好ましくは、導波路ホログラムメモリは、レーザ光が入射される第1の面と、第1の面の反対側にある第2の面とを含み、レーザ光は、第2の面側から入射し、導波路ホログラムメモリの脇を第1の面に向けて進み、ホログラム再生装置は、脇を通過したレーザ光の進行方向を曲げ、第1の面にレーザ光を結合させるための光路変換部をさらに備える。 Preferably, the waveguide hologram memory includes a first surface on which the laser light is incident and a second surface opposite to the first surface, and the laser light is incident from the second surface side. Then, the side of the waveguide hologram memory proceeds toward the first surface, and the hologram reproducing device includes an optical path conversion unit for bending the traveling direction of the laser light that has passed through the side and coupling the laser light to the first surface. Further prepare.
本発明の他の局面に従うと、導波路ホログラムメモリにレーザ光を入射するホログラム再生装置であって、第1の方向に偏光するレーザ光を発する光源と、レーザ光を平行光にする第1の光学系と、第1の光学系から出射されたレーザ光の向きを入射方向に対して第1の偏向角だけ変え、レーザ光を出射する第1の光偏向素子と、第1の光偏向素子から出射されたレーザ光の向きを入射方向に対して第2の偏向角だけ変え、レーザ光を出射する第2の光偏向素子と、第2の光偏向素子から出射されたレーザ光の偏光方向を第1の方向から第2の方向に回転させる1/2波長板と、1/2波長板から出射されたレーザ光の向きを入射方向に対して第3の偏向角だけ変え、レーザ光を出射する第3の光偏向素子と、第3の光偏向素子から出射されたレーザ光の向きを、入射方向に対して第4の偏向角だけ変えて、レーザ光を出射する第4の光偏向素子と、第4の光偏向素子から出射されたレーザ光を、導波路ホログラムメモリに含まれる導波路層に光学的に結合させる第2の光学系とを備える。 According to another aspect of the present invention, there is provided a hologram reproducing apparatus that makes a laser beam incident on a waveguide hologram memory, a light source that emits a laser beam polarized in a first direction, and a first light that converts the laser beam into parallel light. An optical system, a first optical deflection element that emits laser light by changing the direction of laser light emitted from the first optical system by a first deflection angle with respect to the incident direction, and a first optical deflection element The direction of the laser light emitted from the second direction is changed by the second deflection angle with respect to the incident direction, and the second light deflection element that emits the laser light, and the polarization direction of the laser light emitted from the second light deflection element The half-wave plate rotating from the first direction to the second direction, and changing the direction of the laser light emitted from the half-wave plate by the third deflection angle with respect to the incident direction, The third light deflecting element to be emitted and the third light deflecting element to be emitted The direction of the laser beam is changed by the fourth deflection angle with respect to the incident direction, and the fourth optical deflection element that emits the laser beam and the laser beam that is emitted from the fourth optical deflection element are converted into the waveguide hologram. And a second optical system optically coupled to a waveguide layer included in the memory.
好ましくは、第1の偏向角と第2の偏向角とは、符号が逆であり、かつ、絶対値が等しい。 Preferably, the first deflection angle and the second deflection angle are opposite in sign and have the same absolute value.
好ましくは、第3の偏向角と第4の偏向角とは、符号が逆であり、かつ、絶対値が等しい。 Preferably, the third deflection angle and the fourth deflection angle are opposite in sign and have the same absolute value.
好ましくは、第2の光偏向素子と1/2波長板と第3の光偏向素子とは一体的に形成される。 Preferably, the second light deflection element, the half-wave plate, and the third light deflection element are integrally formed.
好ましくは、第2の光偏向素子と1/2波長板とは、一体的に形成される。 Preferably, the second light deflection element and the half-wave plate are integrally formed.
好ましくは、1/2波長板と第3の光偏向素子とは、一体的に形成される。 Preferably, the half-wave plate and the third light deflection element are integrally formed.
好ましくは、第1から第4の光偏向素子は、印加される第1から第4の駆動電圧にそれぞれ応じて、第1から第4の偏向角をそれぞれ変化させる。ホログラム再生装置は、第1から第4の駆動電圧を出力する駆動部をさらに備える。 Preferably, the first to fourth optical deflection elements change the first to fourth deflection angles in accordance with the applied first to fourth drive voltages, respectively. The hologram reproducing device further includes a drive unit that outputs first to fourth drive voltages.
より好ましくは、駆動部は、第1から第4の駆動電圧のうちの少なくとも2つを制御し、導波路層の結合面内における所望の結合位置にレーザ光を結合させる。 More preferably, the drive unit controls at least two of the first to fourth drive voltages to couple the laser beam to a desired coupling position in the coupling plane of the waveguide layer.
より好ましくは、駆動部は、第1から第4の駆動電圧のうち、第1の駆動電圧と第2の駆動電圧とを制御し、所望の結合位置にレーザ光を結合させる。
より好ましくは、駆動部は、第1から第4の駆動電圧のうち、第3の駆動電圧と第4の駆動電圧とを制御し、所望の結合位置にレーザ光を結合させる。
More preferably, the driving unit controls the first driving voltage and the second driving voltage among the first to fourth driving voltages, and couples the laser beam to a desired coupling position.
More preferably, the drive unit controls the third drive voltage and the fourth drive voltage among the first to fourth drive voltages, and couples the laser beam to a desired coupling position.
より好ましくは、導波路ホログラムメモリは、複数の導波路層を含み、駆動部は、第1から第4の駆動電圧のうちの少なくとも2つを制御し、複数の導波路層のうちの所望の導波路層にレーザ光を結合させる。 More preferably, the waveguide hologram memory includes a plurality of waveguide layers, and the drive unit controls at least two of the first to fourth drive voltages, and a desired one of the plurality of waveguide layers is selected. Laser light is coupled to the waveguide layer.
さらに好ましくは、駆動部は、第1から第4の駆動電圧のうち、第1の駆動電圧と第2の駆動電圧とを制御し、所望の導波路層にレーザ光を結合させる。 More preferably, the drive unit controls the first drive voltage and the second drive voltage among the first to fourth drive voltages, and couples the laser beam to a desired waveguide layer.
さらに好ましくは、駆動部は、第1から第4の駆動電圧のうち、第3の駆動電圧と第4の駆動電圧とを制御し、所望の導波路層にレーザ光を結合させる。 More preferably, the drive unit controls the third drive voltage and the fourth drive voltage among the first to fourth drive voltages, and couples the laser light to a desired waveguide layer.
好ましくは、導波路ホログラムメモリは、レーザ光が入射される第1の面と、第1の面の反対側にある第2の面とを含み、レーザ光は、第2の面側から入射し、導波路ホログラムメモリの脇を第1の面に向けて進み、ホログラム再生装置は、脇を通過したレーザ光の進行方向を曲げ、第1の面にレーザ光を結合させるための光路変換部をさらに備える。 Preferably, the waveguide hologram memory includes a first surface on which the laser light is incident and a second surface opposite to the first surface, and the laser light is incident from the second surface side. Then, the side of the waveguide hologram memory proceeds toward the first surface, and the hologram reproducing device includes an optical path conversion unit for bending the traveling direction of the laser light that has passed through the side and coupling the laser light to the first surface. Further prepare.
本発明のホログラム再生装置によれば、複数の光偏向素子を用いて光源から発せられたレーザ光を偏向させることにより、入射レーザ光の強度を保持し、かつ、異なる結合領域における入射レーザ光の強度むらの発生を抑制しながら、導波路ホログラムメモリにおける所望の結合位置あるいは所望の導波路層にレーザ光を結合させることができる。 According to the hologram reproducing apparatus of the present invention, the intensity of incident laser light is maintained by deflecting laser light emitted from a light source using a plurality of light deflecting elements, and incident laser light in different coupling regions is maintained. Laser light can be coupled to a desired coupling position or a desired waveguide layer in the waveguide hologram memory while suppressing occurrence of unevenness in intensity.
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
[実施の形態1]
図1は、本発明のホログラム再生装置をホログラム媒体の側方から見た概略図である。図2は、図1のホログラム再生装置をホログラム媒体の上方から見た概略図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic view of a hologram reproducing apparatus of the present invention as viewed from the side of a hologram medium. FIG. 2 is a schematic view of the hologram reproducing apparatus of FIG. 1 as viewed from above the hologram medium.
図1および図2を参照して、ホログラム再生装置100は導波路ホログラムメモリ1から情報を再生する。導波路ホログラムメモリ1には導波路層3が設けられる。導波路ホログラムメモリ1は具体的にはスラブ型シングルモード導波路ホログラムである。
Referring to FIGS. 1 and 2,
ホログラム再生装置100はレーザ光を発する光源10、光偏向素子11、12、コリメートレンズ10A、駆動部15およびシリンドリカルレンズ2を備える。
The
導波路ホログラムメモリ1から情報を再生する際、光源10からレーザ光が放射される。レーザ光はコリメートレンズ10Aにより所定の幅を持つ平行光にされる。コリメートレンズ10Aにより平行光にされた第1のレーザ光21が光偏向素子11によってxy面内に偏向される。光偏向素子11から出射された第2のレーザ光22は光偏向素子12に入射される。光偏向素子12に入射された第2のレーザ光22はxy面内に偏向される。
When reproducing information from the waveguide hologram memory 1, laser light is emitted from the
光偏向素子11、12はそれぞれ駆動電圧V1,V2が印加されるとレーザ光を偏向する。駆動電圧の変化に応じて偏向角も変化する。駆動部15は駆動電圧V1,V2を制御することにより光偏向素子11、12の各々の偏向角を制御する。
The
光偏向素子12から出射された第3のレーザ光23はシリンドリカルレンズ2に入射する。第3のレーザ光23はシリンドリカルレンズ2によって、xy面内方向には集光されずにz軸方向にのみ集光された第4のレーザ光24に変換される。第4のレーザ光24は導波路ホログラムメモリ1に入射する。なお、第4のレーザ光24はy軸方向に偏光成分を持つ。
The
以下では導波路層3の入射端面において第4のレーザ光24を結合させる領域を「結合領域」と称し、導波路層3の内部においてレーザ光が結合する位置を「結合位置」と称する。また、結合位置が存在する面状の領域を以下では「結合面」と称する。
Hereinafter, a region where the
入射位置は光偏向素子11の偏向角と光偏向素子12の偏向角との関係により決まる。より詳しく説明すると、第2のレーザ光22の出射位置において第1のレーザ光21と第2のレーザ光22とがなす第1の偏向角と、第3のレーザ光23の出射位置において第2のレーザ光22と第3のレーザ光22とがなす第2の偏向角とは互いに符号が逆であり、かつ、絶対値が等しくなる。たとえば第1の偏向角が+A度であれば第2の偏向角は−A度であり、第1の偏向角が−A度であれば第2の偏向角は+A度である。
The incident position is determined by the relationship between the deflection angle of the
駆動部15は第1の偏向角と第2の偏向角とが上述の関係を満たしながら変化するように駆動電圧V1,V2をそれぞれ制御する。よって、ホログラム再生装置100は第4のレーザ光24を導波路層3に平行に結合できるとともに、結合位置を制御することができる。これにより、ホログラム再生装置100は、入射レーザ光の幅を広げることなく入射レーザ光の強度を保持し、かつ、異なる結合領域において入射レーザ光の強度むらが発生することを抑制しながら所望の結合位置に入射レーザ光を結合させることができる。
The
なお、導波路層3を伝播するレーザ光(導波光)は導波路層3のコア部に形成された複数の凹凸によりz軸方向に回折され、再生像として結像される。
The laser light (guided light) propagating through the
次に図1、図2の光偏向素子11,12の具体例を説明する。図3は、液晶を用いた光偏向素子の断面構造を示す図である。
Next, specific examples of the
図3を参照して、光偏向素子11は液晶層30を含む。液晶層30はたとえばネマティック液晶層であり、ホメオトロピック配向させている。配向膜35は第1透明基板31上に設けられた電極33の表面と、第2透明基板32上に設けられた電極34の表面とに形成されている。また、第1透明基板31と第2透明基板32の各々において、電極が設けられる面と反対側の面には反射防止膜36が形成されている。図3には明示しないが、液晶層30が所定の一定厚みを保持するように、第1透明基板31と第2透明基板32とはスペーサを介して固定されている。透明基板としてはたとえばガラスが用いられる。
Referring to FIG. 3, the
図4は、図3の液晶層30の動作を示す図である。図5は、図4の液晶層30のy軸方向の異常光屈折率の分布を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of the
図4および図5を参照して、電極34は、電極34a,34bを含む。図4は、電極34a,34bのいずれにも電圧が印加されていない状態を示す。液晶層30は第1透明基板31と第2透明基板32とに対して垂直に配向している。
4 and 5,
入射直線偏光37はy軸方向に偏光成分を持つ。このとき、液晶の配向方向に垂直な偏光成分を持つ入射光41は、単なるガラス板を通過する場合と同様に直進する。よって異常光屈折率n(y)の分布はy軸方向に一様になる。
The incident linearly
図6は、図4の電極34aのみに電圧を印加した状態を示す図である。図7は、図6の液晶層30のy軸方向の異常光屈折率の分布を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a state in which a voltage is applied only to the
図6および図7を参照して、電圧を印加した部分の液晶分子は基板に平行に配向する。電極が形成されていない部分では液晶分子が垂直から平行に徐々に向きを変える。液晶層30内には位置yの関数となる異常光屈折率n(y)の分布が直線的に変化するように予め動作点が定められている。
Referring to FIGS. 6 and 7, the liquid crystal molecules in the portion to which a voltage is applied are aligned parallel to the substrate. In the portion where no electrode is formed, the liquid crystal molecules gradually change direction from vertical to parallel. In the
液晶層30の厚みdは一定である。異常光屈折率n(y)が直線的に変化している電極34aと電極34bとの間隔Lにおいて、液晶層30中を伝搬する入射直線偏光37は異常光屈折率n(y)が大きいところで遅く伝播し、異常光屈折率n(y)が小さいところでは早く伝播する。このため、光の進路が曲げられる。光の進路が曲げられたときの偏向角をθとすると、偏向角θは以下の式(1)で示される。
The thickness d of the
θ=d×Δn/L [rad]…(1)
ここでΔnは電極間の間隔Lの端点となる端点a、bでの異常光屈折率n(y)の差を示したものである。このように光偏向素子の液晶層30における異常光屈折率n(y)の分布が直線的であれば、入射直線偏光37と同様に出射直線偏光38の波面も平面となる。よって入射直線偏光37に対して出射直線偏光38を角度θだけ偏向させることができる。
θ = d × Δn / L [rad] (1)
Here, Δn represents the difference in the extraordinary light refractive index n (y) at the end points a and b which are the end points of the distance L between the electrodes. As described above, if the distribution of the extraordinary refractive index n (y) in the
図8は、ホログラム媒体の側方から見たときの実施の形態1のホログラム再生装置の別の構成を示す概略図である。図9は、図8のホログラム再生装置をホログラム媒体の上方から見た概略図である。 FIG. 8 is a schematic diagram showing another configuration of the hologram reproducing apparatus according to the first embodiment when viewed from the side of the hologram medium. FIG. 9 is a schematic view of the hologram reproducing apparatus of FIG. 8 as viewed from above the hologram medium.
図8、図9を参照して、ホログラム再生装置100Aは、光偏向素子11から光偏向素子12までの光路の一部が、導波路ホログラムメモリ1の媒体面上部に配置されている点で図1および図2のホログラム再生装置100と異なる。具体的には、光源10、光偏向素子11、12、およびコリメートレンズ10Aが導波路ホログラムメモリ1の媒体面の上方に配置されている点で、ホログラム再生装置100Aはホログラム再生装置100と異なる。また、ホログラム再生装置100Aは2つのミラー部25をさらに備える点でホログラム再生装置100と異なる。ホログラム再生装置100Aの他の部分についてはホログラム再生装置100と同様であるので以後の説明は繰り返さない。
Referring to FIGS. 8 and 9,
導波路ホログラムメモリ1から情報を再生する際、光源10から放射されたレーザ光はコリメートレンズ10Aにより平行光にされる。なお、レーザ光は導波路ホログラムメモリ1に入射レーザ光を結合する入射面と反対側の面側から入射面に向けて発せられる。コリメートレンズ10Aから出射された第1のレーザ光21は、光偏向素子11によってxy面内に偏向される。光偏向素子11から出射された第2のレーザ光22は光偏向素子12に入射される。光偏向素子12に入射された第2のレーザ光22はxy面内に偏向され、光偏向素子12から出射される。
When information is reproduced from the waveguide hologram memory 1, the laser light emitted from the
光偏向素子12から出射された第3のレーザ光23の先には、第3のレーザ光23を90°曲げて出射するために、レーザ光の進行方向に対して45°に傾けられた2つのミラー部25が設けられる。2つのミラー部25は本発明のホログラム再生装置における光路変換部に相当する。
The tip of the
2つのミラー部25を通過した第3のレーザ光23はシリンドリカルレンズ2に入射する。第3のレーザ光23はシリンドリカルレンズ2によって、xy面内方向には集光されずにz軸方向にのみ集光された第4のレーザ光24に変換される。第4のレーザ光24は導波路層3に入射する。
The
光偏向素子11,12を用いた実施例として、図3の液晶層30の厚みdを200μmとし、電極間の間隔Lを100μmとし、液晶層30の屈折率差Δnを0.25とすると、式(1)から偏向角θは約28.7°となる。
As an example using the
この偏向角θの値は、ホログラム再生装置100Aが正方形の導波路ホログラムメモリを再生する場合に、xy面での面積を増加させることなく導波路層3のすべての結合位置にレーザ光を結合させる制御を行なうことができることを示す。また、長方形の導波路ホログラムメモリの場合、長軸方向に沿って光源10からレーザ光を放射するように光源を配置することで、上記の偏向角θの条件のもと、ホログラム再生装置100Aはすべての結合位置にレーザ光を結合させる制御ができる。偏向角が所望の角度まで達しない場合は、光偏向素子11,12と同一の光偏向素子、あるいはプリズム等の素子を追加すればよい。
The value of the deflection angle θ is such that when the
なお、図8および図9では光偏向素子11,12は導波路ホログラムメモリ1の上面に沿って配置されているが、光偏向素子11から光偏向素子12までのレーザ光の光路の一部は導波路ホログラムメモリ1の側面や下面に沿って配置されていてもよい。つまりレーザ光が導波路ホログラムメモリ1の脇を進むようにレーザ光の光路の一部が設けられていればよい。
8 and 9, the
以上のように実施の形態1によれば、2つの光偏向素子を用いることにより、入射レーザ光の幅を広げることなく入射レーザ光の強度を保持し、かつ、異なる結合領域において入射レーザ光の強度むらが発生することを抑制しながら所望の結合位置に入射レーザ光を結合させることができる。 As described above, according to the first embodiment, by using two optical deflection elements, the intensity of the incident laser light is maintained without increasing the width of the incident laser light, and the incident laser light is different in different coupling regions. Incident laser light can be coupled to a desired coupling position while suppressing occurrence of unevenness in intensity.
[実施の形態2]
実施の形態1のホログラム再生装置は、ある1つの導波路層において結合位置を制御する。実施の形態2のホログラム再生装置は複数の導波路層が含まれるホログラム媒体においてレーザ光の結合位置を選択するにあたり、所望の導波路層に入射レーザ光を結合することができる。
[Embodiment 2]
In the hologram reproducing apparatus according to the first embodiment, the coupling position is controlled in one waveguide layer. The hologram reproducing apparatus according to the second embodiment can couple incident laser light to a desired waveguide layer when selecting a coupling position of laser light in a hologram medium including a plurality of waveguide layers.
図10は、複数の導波路層のうちの所望の導波路層に入射レーザ光を結合させるホログラム再生装置の概略構成を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a hologram reproducing device for coupling incident laser light to a desired waveguide layer among a plurality of waveguide layers.
図10を参照して、ホログラム再生装置100Bは、光偏向素子12の出射面側に1/2波長板42をさらに備える点において図8のホログラム再生装置100Aと異なる。また、光偏向素子11,12がyz面内にレーザ光を偏向する点で、ホログラム再生装置100Bはホログラム再生装置100Aと異なる。ホログラム再生装置100Bの他の部分の構成はホログラム再生装置100Aと同様であるので以後の説明は繰り返さない。
Referring to FIG. 10,
光源10から放射されたレーザ光はコリメートレンズ10Aにより平行光にされる。コリメートレンズ10Aにより平行光にされた第1のレーザ光21は、光偏向素子11によってyz面内に偏向される。光偏向素子11から出射された第2のレーザ光22は光偏向素子12に入射される。光偏向素子12に入射された第2のレーザ光22はyz面内に偏向され、1/2波長板42を通過し、第3のレーザ光23として出射される。
Laser light emitted from the
ここで第1のレーザ光21および第2のレーザ光22はz軸方向に偏光成分をもつ。また、第3のレーザ光23は1/2波長板42によってy軸方向に偏光成分をもつ光となる。
Here, the
1/2波長板42から出射された第3のレーザ光23の先には、第3のレーザ光23を90°曲げて出射するために、レーザ光の進行方向に対して45°に傾けられた2つのミラー部25が設けられる。2つのミラー部25を通過した第3のレーザ光23はレンズ26に入射する。第3のレーザ光23はレンズ26によって、xy面内方向には集光されずにz軸方向にのみ集光された第4のレーザ光24に変換される。第4のレーザ光24は導波路ホログラムメモリ1の所望の導波路層3に結合される。
The
第4のレーザ光24を結合させる導波路層3は光偏向素子11の偏向角と光偏向素子12の偏向角との関係により選択される。より詳細に説明すると、第2のレーザ光22の出射位置において第1のレーザ光21と第2のレーザ光22とのなす第1の偏向角と、第3のレーザ光23の出射位置において第2のレーザ光22と第3のレーザ光23とがなす第2の偏向角とは互いに符号が逆であり、かつ、絶対値が等しい関係を満たす。たとえば第1の偏向角が+A度であれば第2の偏向角は−A度である。
The
レンズ26は複数のシリンドリカルレンズを有する構造を持つ。z軸方向におけるシリンドリカルレンズのピッチと導波路層3の層間のピッチと、第3のレーザ光23の幅とは等しい。z軸方向におけるシリンドリカルレンズのピッチと導波路層3の層間のピッチとが等しく、かつ、第3のレーザ光23の幅がこれら2つのピッチよりも大きい場合には、レンズ26より前の光路の途中に、透過できるレーザ光を選択する機構を新たに備えるか、レンズ26以降の光路にレーザ光の偏向を行なう機構を新たに備えることでホログラム再生装置100Bは結合に寄与するレーザ光を制御することができる。
The
なお、所望の導波路層3に入射レーザ光を結合させるためであれば、ホログラム再生装置100Bは2つのミラー部25を含まず、図1、図2のホログラム再生装置100と同様の構成でもよい。
In order to couple the incident laser beam to the desired
図11は、実施の形態2のホログラム再生装置をホログラム媒体の側方から見た概略図である。図12は、図11のホログラム再生装置をホログラム媒体の上方から見た概略図である。 FIG. 11 is a schematic view of the hologram reproducing device of the second embodiment as viewed from the side of the hologram medium. FIG. 12 is a schematic view of the hologram reproducing apparatus of FIG. 11 as viewed from above the hologram medium.
図11および図12を参照して、ホログラム再生装置100Cは光偏向素子13,14をさらに備える点において図10のホログラム再生装置100Bと異なる。ホログラム再生装置100Cの他の部分の構成はホログラム再生装置100Bと同様であるので以後の説明は繰り返さない。なお、光偏向素子13,14の各々の構成は図3に示す光偏向素子11の構成と同様であるので、光偏向素子13,14の各々の構成は以後説明しない。
Referring to FIGS. 11 and 12,
光偏向素子12と1/2波長板42と光偏向素子13とは一体的に形成される。このように光偏向素子12,13および1/2波長板42を構成することでホログラム再生装置100Cを小型化できる。また、1/2波長板42はガラスからなる光偏向素子12,13の透明基板で挟まれる。よって1/2波長板42が樹脂等で構成されていても変形しにくくなるので、ホログラム再生装置の信頼性が高くなる。
The
なお、光偏向素子12と1/2波長板42と光偏向素子13とについては、光偏向素子12と1/2波長板42との2つが一体化されていてもよいし、1/2波長板42と光偏向素子13の2つが一体化されていてもよい。このような構成であってもホログラム再生装置100Cを小型化することができる。
As for the
ホログラム再生装置100Cの動作について説明する。光源10から放射され、コリメートレンズ10Aで平行光にされた第1のレーザ光21は、光偏向素子11によってyz面内に偏向される。光偏向素子11から出射された第2のレーザ光22は光偏向素子12に入射される。光偏向素子12に入射された第2のレーザ光22はyz面内に偏向されて光偏向素子12から出射される。第1のレーザ光21と第2のレーザ光22の各々はz軸方向に偏光成分をもつ。
The operation of the
光偏向素子12から出射した第2のレーザ光22は1/2波長板42によって偏光の向きが変えられてy軸方向に偏光成分をもつ。1/2波長板42から出たレーザ光は光偏向素子13によってxy面内に偏向される。光偏向素子13から出射された第3のレーザ光23は光偏向素子14に入射される。光偏向素子14に入射された第3のレーザ光23はxy面内に偏向されて光偏向素子14から出射する。光偏向素子14から出射した第4のレーザ光24はy軸方向に偏光成分をもつ。
The
なお、光偏向素子13,14は駆動部15から出力される駆動電圧V3,V4のそれぞれの変化に応じて偏向角を変えることができる。
The
出射された第4のレーザ光24の先には、第4のレーザ光24を90°曲げて出射するためにレーザ光の進行方向に対して45°に傾けられた2つのミラー部25が設けられる。2つのミラー部25を通過した第4のレーザ光24はレンズ26に入射する。第4のレーザ光24はレンズ26によって、xy面内方向には集光されずにz軸方向にのみ集光された第5のレーザ光27に変換される。第5のレーザ光27は導波路ホログラムメモリ1に入射する。
In front of the emitted
複数の導波路層3のうち、第5のレーザ光27が入射する導波路層3は光偏向素子11による第1の偏向角と光偏向素子12による第2の偏向角との関係で決まる。また、第5のレーザ光27の結合位置は光偏向素子13による第3の偏向角と光偏向素子14による第4の偏向角との関係で決まる。
Of the plurality of
具体的には、第2のレーザ光22の出射位置において第1のレーザ光21と第2のレーザ光22とがなすz軸方向の第1の偏向角と、第3のレーザ光23の出射位置において第2のレーザ光22と第3のレーザ光22とがなすz軸方向の第2の偏向角とは互いに符号が逆であり、かつ、絶対値が等しくなる。また、第3のレーザ光23の出射位置において第2のレーザ光22と第3のレーザ光23とがなすy軸方向の第3の偏向角と、第4のレーザ光23の出射位置において第3のレーザ光23と第3のレーザ光22とがなすy軸方向の第4の偏向角とは互いに符号が逆であり、かつ、絶対値が等しくなる。
Specifically, the first deflection angle in the z-axis direction formed by the
よってホログラム再生装置100Cは、入射レーザ光の幅を広げることなく入射レーザ光の強度を保持し、かつ、異なる結合領域において入射レーザ光の強度むらが発生することを抑制しながら所望の結合位置および所望の導波路層に入射レーザ光を結合させることができる。
Therefore, the
なお、光偏向素子11,12がレーザ光をxy面内で偏向させ、光偏向素子13,14がレーザ光をyz面内で偏向するように、ホログラム再生装置100Cが構成されてもよい。
Note that the
また、図11および図12では、光偏向素子11〜14は導波路ホログラムメモリ1の上面に沿って配置されている。この場合、レーザ光の光路の一部が導波路ホログラムメモリ1の上面に配置されているが、レーザ光の光路の一部は導波路ホログラムメモリ1の側面や下面に沿って配置されていてもよい。つまりレーザ光が導波路ホログラムメモリ1の脇を進むように、レーザ光の光路の一部が設けられていればよい。
In FIGS. 11 and 12, the
以上のように実施の形態2によれば、yz面内にレーザ光を偏向する2つの光偏向素子と、xy面内にレーザ光を偏向する2つの光偏向素子とを備えることによって、結合領域における入射レーザ光の強度むらの発生を抑制しつつ所望の結合位置及び所望の導波路層に入射レーザ光を結合させることができる。 As described above, according to the second embodiment, the coupling region is provided by including the two optical deflection elements that deflect the laser light in the yz plane and the two optical deflection elements that deflect the laser light in the xy plane. The incident laser light can be coupled to the desired coupling position and the desired waveguide layer while suppressing the occurrence of uneven intensity of the incident laser light.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 導波路ホログラムメモリ、2 シリンドリカルレンズ、3 導波路層、10 光源、10A コリメートレンズ、11〜14 光偏向素子、15 駆動部、21 第1のレーザ光、22 第2のレーザ光、23 第3のレーザ光、24 第4のレーザ光、25 ミラー部、26 レンズ、27 第5のレーザ光、30 液晶層、31 第1透明基板、32 第2透明基板、33,34,34a,34b 電極、35 配向膜、36 反射防止膜、37 入射直線偏光、38 出射直線偏光、41 入射光、42 1/2波長板、100,100A〜100C ホログラム再生装置、101 半導体レーザ、102,104 レーザ光、103 レンズ、105 光記録媒体、111 液晶層、112 配向層、113 電極、114 入射直線偏光、a,b 端点、L 間隔。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Waveguide hologram memory, 2 Cylindrical lens, 3 Waveguide layer, 10 Light source, 10A Collimate lens, 11-14 Optical deflection element, 15 Drive part, 21 1st laser beam, 22 2nd laser beam, 23 3rd Laser beam, 24 fourth laser beam, 25 mirror part, 26 lens, 27 fifth laser beam, 30 liquid crystal layer, 31 first transparent substrate, 32 second transparent substrate, 33, 34, 34a, 34b electrode, 35 alignment film, 36 antireflection film, 37 incident linearly polarized light, 38 outgoing linearly polarized light, 41 incident light, 42 1/2 wavelength plate, 100, 100A to 100C hologram reproducing device, 101 semiconductor laser, 102, 104 laser light, 103 Lens, 105 optical recording medium, 111 liquid crystal layer, 112 alignment layer, 113 electrode, 114 incident linearly polarized light, a and b ends , L interval.
Claims (20)
前記レーザ光を発する光源と、
前記レーザ光を平行光にする第1の光学系と、
前記第1の光学系から出射された前記レーザ光の向きを入射方向に対して第1の偏向角だけ変え、前記レーザ光を出射する第1の光偏向素子と、
前記第1の光偏向素子から出射された前記レーザ光の向きを入射方向に対して第2の偏向角だけ変え、前記レーザ光を出射する第2の光偏向素子と、
前記第2の光偏向素子から出射された前記レーザ光を、前記導波路ホログラムメモリに含まれる導波路層に光学的に結合させる第2の光学系とを備える、ホログラム再生装置。 A hologram reproducing device for entering laser light into a waveguide hologram memory,
A light source that emits the laser light;
A first optical system that converts the laser light into parallel light;
A first optical deflection element that changes the direction of the laser beam emitted from the first optical system by a first deflection angle with respect to the incident direction, and emits the laser beam;
A second light deflecting element that changes the direction of the laser light emitted from the first light deflecting element by a second deflection angle with respect to the incident direction and emits the laser light;
A hologram reproducing apparatus comprising: a second optical system that optically couples the laser light emitted from the second optical deflection element to a waveguide layer included in the waveguide hologram memory.
前記第2の光偏向素子は、印加される第2の駆動電圧に応じて、前記第2の偏向角を変化させ、
前記ホログラム再生装置は、前記第1の駆動電圧および前記第2の駆動電圧を制御する駆動部をさらに備える、請求項2に記載のホログラム再生装置。 The first light deflection element changes the first deflection angle according to a first driving voltage applied,
The second optical deflection element changes the second deflection angle in accordance with an applied second driving voltage,
The hologram reproduction apparatus according to claim 2, further comprising a drive unit that controls the first drive voltage and the second drive voltage.
前記駆動部は、前記第1の駆動電圧および前記第2の駆動電圧を制御して、前記複数の導波路層のうちの所望の導波路層に前記レーザ光を結合させる、請求項3に記載のホログラム再生装置。 The waveguide hologram memory includes a plurality of waveguide layers,
The said drive part controls the said 1st drive voltage and the said 2nd drive voltage, The said laser beam is couple | bonded with the desired waveguide layer of these waveguide layers. Hologram reproducing device.
前記レーザ光は、前記第2の面側から入射し、前記導波路ホログラムメモリの脇を前記第1の面に向けて進み、
前記ホログラム再生装置は、前記脇を通過した前記レーザ光の進行方向を曲げ、前記第1の面にレーザ光を結合させるための光路変換部をさらに備える、請求項1に記載のホログラム再生装置。 The waveguide hologram memory includes a first surface on which the laser light is incident, and a second surface on the opposite side of the first surface,
The laser light is incident from the second surface side, proceeds sideways of the waveguide hologram memory toward the first surface,
The hologram reproducing apparatus according to claim 1, further comprising an optical path changing unit configured to bend a traveling direction of the laser light that has passed through the side and to couple the laser light to the first surface.
第1の方向に偏光するレーザ光を発する光源と、
前記レーザ光を平行光にする第1の光学系と、
前記第1の光学系から出射された前記レーザ光の向きを入射方向に対して第1の偏向角だけ変え、前記レーザ光を出射する第1の光偏向素子と、
前記第1の光偏向素子から出射された前記レーザ光の向きを入射方向に対して第2の偏向角だけ変え、前記レーザ光を出射する第2の光偏向素子と、
前記第2の光偏向素子から出射された前記レーザ光の偏光方向を前記第1の方向から第2の方向に回転させる1/2波長板と、
前記1/2波長板から出射された前記レーザ光の向きを入射方向に対して第3の偏向角だけ変え、前記レーザ光を出射する第3の光偏向素子と、
前記第3の光偏向素子から出射された前記レーザ光の向きを、入射方向に対して第4の偏向角だけ変えて、前記レーザ光を出射する第4の光偏向素子と、
前記第4の光偏向素子から出射された前記レーザ光を、前記導波路ホログラムメモリに含まれる導波路層に光学的に結合させる第2の光学系とを備える、ホログラム再生装置。 A hologram reproducing device for entering laser light into a waveguide hologram memory,
A light source that emits laser light polarized in a first direction;
A first optical system that converts the laser light into parallel light;
A first optical deflection element that changes the direction of the laser light emitted from the first optical system by a first deflection angle with respect to the incident direction, and emits the laser light;
A second light deflecting element that changes the direction of the laser light emitted from the first light deflecting element by a second deflection angle with respect to the incident direction, and emits the laser light;
A half-wave plate for rotating the polarization direction of the laser light emitted from the second light deflection element from the first direction to the second direction;
Changing the direction of the laser beam emitted from the half-wave plate by a third deflection angle with respect to the incident direction, and emitting a laser beam;
A fourth light deflecting element that emits the laser light by changing the direction of the laser light emitted from the third light deflecting element by a fourth deflection angle with respect to the incident direction;
A hologram reproducing apparatus comprising: a second optical system that optically couples the laser light emitted from the fourth optical deflection element to a waveguide layer included in the waveguide hologram memory.
前記ホログラム再生装置は、前記第1から第4の駆動電圧を出力する駆動部をさらに備える、請求項7に記載のホログラム再生装置。 The first to fourth optical deflection elements change the first to fourth deflection angles, respectively, according to the applied first to fourth drive voltages,
The hologram reproducing apparatus according to claim 7, further comprising a driving unit that outputs the first to fourth driving voltages.
前記駆動部は、前記第1から第4の駆動電圧のうちの少なくとも2つを制御し、前記複数の導波路層のうちの所望の導波路層に前記レーザ光を結合させる、請求項13に記載のホログラム再生装置。 The waveguide hologram memory includes a plurality of waveguide layers,
The drive unit controls at least two of the first to fourth drive voltages, and couples the laser light to a desired waveguide layer of the plurality of waveguide layers. The hologram reproducing apparatus as described.
前記レーザ光は、前記第2の面側から入射し、前記導波路ホログラムメモリの脇を前記第1の面に向けて進み、
前記ホログラム再生装置は、前記脇を通過した前記レーザ光の進行方向を曲げ、前記第1の面にレーザ光を結合させるための光路変換部をさらに備える、請求項7に記載のホログラム再生装置。 The waveguide hologram memory includes a first surface on which the laser light is incident, and a second surface on the opposite side of the first surface,
The laser light is incident from the second surface side, proceeds sideways of the waveguide hologram memory toward the first surface,
The hologram reproducing apparatus according to claim 7, further comprising an optical path changing unit configured to bend a traveling direction of the laser light that has passed through the side and to couple the laser light to the first surface.
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