JP2007256951A - ホログラフィック記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ホログラフィック記憶媒体（１０）に関し、参照波（８）と再生物体波（１１）との間の干渉を避けるホログラフィック記憶媒体（１０）に関する。
【解決手段】本発明によると、ホログラフィック記憶媒体（１０）は、反射層（２６）の上にホログラフィック記憶層（２４）を有し、反射層（２６）は、非反射領域（２０）と反射領域とを有し、再生物体波（１１）の光路から外れて参照波（８）を結合する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ホログラフィック記憶媒体に関し、より詳細には、参照波と再生物体波との間の干渉を避けるホログラフィック記憶媒体に関する。本発明はさらに、そのようなホログラフィック記憶媒体を読み出す装置に関する。

光記憶媒体の容量を増やす１つの考えは、ホログラフィックデータ記憶を用いることである。この場合、ホログラフィック記憶媒体の表面又は全体積が、情報を記憶するのに用いられ、従来の光記憶媒体のように、いくつかの層だけが用いられるわけではない。さらに、単一ビットを記憶する代わりに、データはデータページとして記憶される。典型的に、データページは、複数ビットを符号化する明暗パターンのマトリクスからなる。これにより、記憶密度が増加するのに加え、データレートも増加する。ホログラフィックデータ記憶のさらなる１つの利点は、例えば２つのビーム間の角度を変えることによって、又はシフト多重化などを用いることによって、同じ体積中に多重のデータを記憶させることができるということである。

ホログラフィックデータ記憶において、デジタルデータは、２つのコヒーレントなレーザ光の重ね合わせによって作られる干渉パターンを記録することによって記憶され、前記２つのビームのうちの１つのビームは、いわゆる「物体波」であり、空間光変調器によって変調され、データページの形で記録される情報を運ぶ。第２のビームは参照波として働く。干渉パターンは、記憶材料の特定のプロパティの修正につながり、これは干渉パターンの部分的強度に依存する。記録されたホログラムの読み出しは、記録時と同じ条件を用いて参照波でホログラムを照射することによって行われる。これは、記録された物体波の再生ということになる。１つのホログラフィック記憶アプローチによると、再生物体波は、透過のときに読み出される（透過型ホログラフィック記憶媒体）。このアプローチでは、ホログラフィック記憶媒体の両側に光学システムが必要である。異なるアプローチでは、再生物体波を反射のときに読み出す（反射型ホログラフィック記憶媒体）。この場合、単一の光学システムのみでよい。この目的のために、ホログラフィック記憶媒体の裏面は、ミラー層でコートされる。再生物体波は、このミラー層によって反射され、記録時と同じ側から読み出すことができる。

どちらのアプローチにおいても、参照波と再生物体波との重なりは、再生物体波の読み出しを邪魔する恐れがある。これは特に、参照波が、広範囲の角度にわたって広がる球面波であるときに当てはまる。加えて、記録時、参照波が、物体波との干渉領域の外で記憶材料を照射するかもしれない。この結果、実際にデータを記録することなく、記憶材料のダイナミクスを部分的に使い果たしてしまう。

参照波と再生物体波との間の干渉を防ぐための１つの既知の解決法は、参照波が読み出しレンズに届かないように光学系を設計することである。しかし、これには設計の限界がある。例えば欧州特許１ ０８０ ４６６ Ｂ１に開示されている別の解決法は、参照波を抑制するために共焦点フィルタリングを適用する。しかし、これは光学セットアップをさらに複雑にしてしまう。

本発明の目的は、参照波と再生物体波との間の干渉を避けるホログラフィック記憶媒体を提供することにある。

本発明によると、上記目的は、反射層の上にホログラフィック記憶層を備えるホログラフィック記憶媒体によって達成され、反射層は、非反射領域と反射領域とを有し、再生物体波の光路から外れて参照波を結合する。

参照波は、該参照波が再生物体波を邪魔する及び／又はホログラフィック記憶材料を照射する光路から外れて結合される。これは、反射領域と、例えば透過又は吸収領域である非反射領域の両方を有する記憶媒体で実現される。これらの領域は、参照波がホログラフィック記憶媒体を通って透過されるか又は吸収され、一方、再生物体波が反射されるように設計されている。参照波が反射され、再生物体波が透過されるようにそれらの領域を設計することもまた可能である。どちらの解決法も、データの反射読み出しで作動するホログラフィックデータ記憶システムにおいて起こる２つの問題を解決する。第１に、物体波の再生の後、参照波はその再生物体波と重ならない、つまり、データの読み出しを邪魔しない。第２に、記録時、参照波は、物体波と干渉せずにホログラフィック記憶材料を照射することはもはやない。従って、データを記憶せずにホログラフィック記憶材料のダイナミックレンジを部分的に使い果たすことはない。

好ましくは、ホログラフィック記憶層と反射層との間に、スペーサ層が配置される。これは、反射層での参照波と再生物体波との波間の距離が増えるので、それら参照波及び再生物体波の光路の分割を単純化する。

好ましくは、非反射領域は、ホログラムが記録されるホログラフィック記憶層の領域の側部に配置される。反射型ホログラフィック記憶媒体にとって、参照波の光軸がホログラフィック記憶媒体の表面に対して傾斜しているとき、この配置は特に適している。この場合、再生物体波の光軸はその表面に垂直であるか、又は同じく傾斜している。代替的に、非反射領域は、ホログラムが記録されるホログラフィック記憶層の領域の下に配置される。この配置は、参照波の光軸が、ホログラフィック記憶媒体の表面に対して垂直であるときに、特に適している。この場合、再生物体波の光軸は、記憶媒体の表面に対して傾斜している。透過型ホログラフィック記憶媒体にとって、再生物体波の光軸がホログラフィック記憶媒体の表面に垂直であるとき、透過領域は、ホログラムが記録されるホログラフィック記憶層の領域の下に配置される。代替的に、再生物体波の光軸がホログラフィック記憶媒体の表面に対して傾斜しているとき、透過領域は、ホログラフィック記憶層の記録領域の側部に配置される。

本発明の１つの側面によると、ホログラフィック記憶媒体は、ディスク型記憶媒体である。ディスク型ホログラフィック記憶媒体は、コンパクトディスク、デジタルバーサタイルディスク、ブルーレイディスクその他のような現在の光記憶媒体の再生又は記録が可能であるホログラフィック記憶装置において使用できるという利点を提供する。この場合、非反射領域は同心円か又はらせん状である。それらは同様に同心円又はらせん状に配置された複数の個別の非反射領域からなってもよい。個別の領域は、例えば円状又は長方形の領域である。

本発明の別の側面によると、ホログラフィック記憶媒体は、カード型記憶媒体である。この場合、非反射領域は、直線状であるか、又は直線状に配置された複数の個別の非反射領域である。

好ましくは、本発明によるホログラフィック記憶媒体を読み出す及び／又は該装置に記録する装置において、光源によって生成される参照波は、該参照波が反射層の非反射領域に衝突するか、又は再生物体波が反射層の非反射領域に衝突するかのどちらかになるように、再生物体波の光路に対して傾斜して配置されている。どちらの場合でも、光軸の相対的な傾斜によって、特別なホログラフィック記憶媒体を用いて参照波と再生物体波の光路を分割することが可能になる。

本発明のよりよい理解のために、本発明は、図を参照した以下の記述で詳細に説明される。本発明は、この例示的な実施形態に限定されず、且つそれらの特定の特徴はまた、本発明の請求の範囲から逸脱することなく適切に組み合わされ及び／又は修正されうるということが理解されるであろう。

ホログラフィックデータ記憶において、デジタルデータは、２つのコヒーレントなレーザ光の重ね合わせによって作られる干渉パターンを記録することで記憶される。ホログラフィック記憶システムにおけるホログラフィックピックアップ１の使用の典型的なセットアップが図１に示されている。コヒーレント光の光源、例えばレーザダイオード２は、光ビーム３を放出し、その光ビーム３はコリメートレンズ４によって平行になる。そして光ビーム３は、２つの別々の光ビーム７、８に分割される。この例において、光ビーム３の分割は、第１のビームスプリッタ５を用いて達成される。しかし、この目的のために、他の光学コンポーネントを用いることも可能である。空間光変調器（ＳＬＭ）６は、２つのビームのうちの１つ、いわゆる“物体波”７を変調し、２次元データパターンを刻み込む。物体波７と、別のビーム、いわゆる“参照波”８の両方は、対物レンズ９によって、ホログラフィック記憶媒体１０、例えばホログラフィックディスク又はカードに集束される。物体波７と参照波８との交差点で、干渉パターンが現れ、ホログラフィック記憶媒体１０の光感応層に、その干渉パターンが記録される。

記憶されたデータは、記録されたホログラムを参照波８のみで照射することによって、ホログラフィック記憶媒体１０から取り出される。参照波８は、ホログラム構造によって回折され、元の物体波７のコピー、再生物体波１１を作り出す。この再生物体波１１は、対物レンズ９によって平行になり、第２のビームスプリッタ１２によって、２次元アレイ検出器１３、例えばＣＣＤアレイ、に向けられる。アレイ検出器１３によって、記録されたデータを再生することが可能になる。

図２は、本発明によるディスク型ホログラフィック記憶媒体１０の上面図を示した図である。ホログラム２１は、破線の円で示されている。ホログラムは、シフト多重化又は相関多重化のような適切な多重化方法を用いた重なり合う方法で、書き込み方向２２に沿って書き込まれ、ホログラフィック記憶媒体１０上で高データ密度を得る。ホログラフィック記憶媒体１０は、反射層２６を含む。この反射層２６の主領域は、ホログラム記録領域に相当し、反射するようにコートされている。しかし、ホログラム２１の記録領域の側部に位置するのは、透過、吸収、又は構造化領域２０である。図では、これらの領域２０は、同心の黒円で示されている。これらは同様に、各ホログラム２１に対して、複数の小さい個別の領域、例えば１つの長方形又は円状の領域から成ってもよい。加えて、透過領域２０は、同心円ではなくらせん状を形成することもできる。透過領域２０の幅は、主に参照波８の焦点径によって決定される。約２００μｍのホログラムの大きさである典型的なセットアップにおいて、透過領域２０は、２μｍの幅を有する。

図３は、本発明によるホログラフィック記憶媒体１０の断面を示した図である。記録及び読み出しの間の球面参照波８の伝搬も示されている。参照波８は、カバー層２３、ホログラフィック記憶材料層２４及びスペーサ層２５を通って進む。参照波８の光軸は、参照波８が、反射層２６に衝突せず、透過領域２０及び基板材料２７を通って透過されるように選択される。参照波８の焦点は、反射層２６に位置する。これにより透過領域２０を非常に小さくしておくことができる。参照波８は、透過されるので、ホログラフィック記憶材料層２４を再び通ることはできない。従って、このホログラフィック記憶材料層２４の無制御な照射を避けることができる。参照波８が、物体波７と干渉することなくホログラフィック記憶材料層２４を通って反射されたら、データは何も記録されず、記憶材料は何も使用されず無駄になるであろう。この例では、透過領域２０は、参照波８が反射してホログラフィック記憶材料層２４を通るのを避けるために提供される。しかし、参照波８を異なる方向に向ける構造化領域、又は参照波８を吸収する吸収領域を用いることも可能である。透過領域２０は、好ましくはエッチングにより作られる。吸収領域の場合は、プリント過程が用いられることが好ましい。

図４では、記録時の、ホログラフィック記憶媒体１０を通る物体波７の伝搬が、概略的に示されている。参照波８の場合とは反対に、物体波７は反射層２６で反射される。図３及び図４における例では、物体波７の光軸はホログラフィック記憶媒体１０の表面に垂直である一方、参照波８の光軸は表面に対して傾斜している。しかし、物体波７に対して傾斜した光軸を用いること、及び、参照波８に対して垂直な光軸を用いることもまた可能である。この場合、透過領域２０は記録されたホログラム２１の下に位置する。さらなる代替案は、物体波７と参照波８の両方に対して傾斜した光軸を用いることである。

図５は、読み出し時の球面参照波８及び再生物体波１１の伝搬を示している。参照波８とは反対に、再生物体波１１は、反射層２６で反射される。参照波８は透過され（又は遮断され）、再生物体波１１の光路から外れて結合される。従って再生物体波１１の読み出しの邪魔をしない。

図６では、ホログラフィック記憶媒体１０の断面が示されており、透過領域２０は、基板材料２７内に、Ｖ型ピット２８として実装されている。ピット２８に沿って、スペーサ層２５と基板材料２７との間の反射層２６に反射コーティングはない。従って、参照波８はこの場所では透過される。Ｖ型ピット２８は、例えば平面基板２７上に反射コーティングを適用し、その後Ｖ型グルーブ又はピットを成型することによって容易に製造できるという利点を有する。その後、残りの層が加えられる。代替的に、グルーブが反射層で部分的にのみ覆われるように、既にＶ型グルーブを有する基板２７が、傾斜してスパッタされてもよい。

図７は、本発明による長方形のホログラフィック記憶媒体１０の上面図を示した図である。透過領域は、小さい長方形領域２０の列として作られている。各列の透過領域２０は、単一で連続した透過領域に一体化されてもよい。ホログラム２１は、重なり合う破線の長方形で示されており、透過長方形に沿って方向２２に記録される。

ホログラフィック記憶システムで用いられるホログラフィックピックアップを概略的に示した図である。 本発明によるホログラフィック記憶媒体の上面図である。 本発明によるホログラフィック記憶媒体の断面図である。 記録の間の、ホログラフィック記憶媒体を通った物体波の伝搬を概略的に示した図である。 読み出しの間の、参照波と再生物体波の伝搬を示した図である。 構造化領域を用いた本発明によるホログラフィック記憶媒体を示した図である。 本発明による長方形のホログラフィック記憶媒体の上面図を示した図である。

符号の説明

１ ピックアップ
２ レーザダイオード
３ 光ビーム
４ コリメートレンズ
５ 第１のビームスプリッタ
６ 空間光変調器
７ 物体波
８ 参照波
９ 対物レンズ
１０ ホログラフィック記憶媒体
１１ 再生物体波
１２ 第２のビームスプリッタ
１３ ２次元アレイ検出器
２０ 非反射領域（透過領域）
２１ ホログラム
２２ 書き込み方向
２３ カバー層
２４ ホログラフィック記憶層
２５ スペーサ層
２６ 反射層
２７ 基板
２８ Ｖ型ピット

Claims (9)

1. 反射層（２６）の上にホログラフィック記憶層（２４）を備えるホログラフィック記憶媒体（１０）であって、前記反射層（２６）は、非反射領域（２０）と反射領域とを有し、再生物体波（１１）の光路から外れて参照波（８）を結合し、前記非反射領域（２０）は、ホログラム（２１）が記録される前記ホログラフィック記憶層（２４）の領域の側部に配置されることを特徴とするホログラフィック記憶媒体（１０）。
2. 前記ホログラフィック記憶層（２４）と前記反射層（２６）との間に、スペーサ層（２５）をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のホログラフィック記憶媒体（１０）。
3. 前記ホログラフィック記憶媒体（１０）は、ディスク型記憶媒体であることを特徴とする請求項１又は２のひとつに記載のホログラフィック記憶媒体（１０）。
4. 前記非反射領域（２０）は、同心円又はらせん状であるか、あるいは同心円又はらせん状で配置された複数の個別の非反射領域（２０）であることを特徴とする請求項３に記載のホログラフィック記憶媒体（１０）。
5. 前記ホログラフィック記憶媒体（１０）は、カード型記憶媒体であることを特徴とする請求項１又は２に記載のホログラフィック記憶媒体（１０）。
6. 前記非反射領域（２０）は、直線状であるか、又は直線状で配置された複数の個別の非反射領域（２０）であることを特徴とする請求項５に記載のホログラフィック記憶媒体（１０）。
7. 前記非反射領域（２０）は、透過又は吸収領域（２０）であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のホログラフィック記憶媒体（１０）。
8. ホログラフィック記憶層（２４）及び反射層（２６）を備えるホログラフィック記憶媒体（１０）を読み出す及び／又は該記憶媒体に記録するための装置であって、該装置は、再生物体波（１１）を生成するために用いられる参照波（８）を生成する光源（２）を有し、前記参照波（８）が、前記反射層（２６）の非反射領域（２０）に衝突するか、又は、前記再生物体波（１１）が、前記反射層（２６）の非反射領域（２０）に衝突するかのどちらかになるように、前記参照波（８）は、前記再生物体波（１１）の前記光路に対して傾斜して配置されることを特徴とする装置。
9. 前記参照波（８）の焦点は、前記反射層（２６）に位置することを特徴とする請求項８に記載の装置。

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