JP6129366B2 - ホログラフィックディスクとホログラフィック記憶システム - Google Patents

Description

本発明は、ホログラフィックディスクとホログラフィック記憶システムに関する。

科学技術の発展につれて、電子ファイルに必要な記憶量も向上する。よく見られる記憶形態は、例えば、磁気ディスク又は光ディスクのような、記憶されるデータの根拠として、記憶媒体の表面における磁気又は光の変化を記録するものがある。しかしながら、電子ファイルに必要な記憶量の増加につれて、ホログラフィック記憶技術の発展は、注目されるようになる。

ホログラフィック記憶技術は、信号光及び参照光によって干渉されてから、画像データを記憶媒体（感光材料）内に書き込むものである。データの読み取りを行う場合、改めて参照光を記憶媒体（感光材料）に照射することで、回折によって回折光を発生させることができる。次に、発生した回折光は、また受信機によって読み取られる。つまり、ホログラフィック記憶技術の記憶容量がその記憶媒体（感光材料）と依存性があり、如何にホログラフィック記憶技術の記憶容量を向上させるかは、現在の関連分野における研究目標となっている。

本発明の一実施形態は、書き込みビームの拡散面積を制限するためのキャビティを有する反射構造層を含む記憶層と、ホログラフィックディスクの読み取り工程に発生するノイズを抑制するように設けられる四分の一波長板層と、を備える本発明のホログラフィックディスクを提供する。従って、記憶層に対して書き込む場合、参照光と信号光からなるビームがキャビティによって定義される領域内に限定されて、参照光と信号光との混合程度が向上し、これによりキャビティ内の感光材料の使用率を向上させる。

本発明の一実施形態は、反射層と、キャビティを有し、格子状となる反射構造層と、キャビティの中に設けられる感光ユニットと、を含み、反射層に設けられ、キャビティが反射構造層を貫通する記憶層と、反射層と感光ユニットとの間に設けられる四分の一波長板層と、を備えるホログラフィックディスクを提供する。

ある実施形態において、四分の一波長板層は、反射層と反射構造層との間に位置する。

ある実施形態において、四分の一波長板層は、反射構造層のキャビティの中に位置する。

ある実施形態において、ホログラフィックディスクは、反射層と対向するように四分の一波長板層と感光ユニットとの間に設けられるアゾ染料層を更に含む。

ある実施形態において、ホログラフィックディスクは、四分の一波長板層と感光ユニットとの間に設けられる液晶層及び配向層を更に含み、前記液晶層が配向層と四分の一波長板層との間に位置する。

ある実施形態において、配向層は、垂直な方向から見ると円形であり、同心円の形態で配列する配向方向を有し、液晶層における液晶が配向層の接線方向に沿って配列するように設けられる。

ある実施形態において、液晶層は、サーモトロピック液晶又はリオトロピック液晶を含む。

本発明の一実施形態は、キャビティを有し、格子状となる反射構造層と、キャビティの中に設けられる感光ユニットと、を含み、キャビティが反射構造層を貫通する記憶層を含むホログラフィックディスクと、信号光及び参照光を提供するように設けられるホログラフィック光源モジュールと、ホログラフィック光源モジュールの提供する信号光及び参照光を受け、信号光及び参照光を変調するように設けられる空間光変調器と、分光モジュールと、対物レンズと、ホログラフィックディスクから反射される参照光を受けるように設けられる受信器と、参照光の光路に設けられ、格子状となり、その複数の格子の各々が反射構造層の複数の格子の各々と同じ形を有するフィルタ素子と、を備え、信号光及び参照光が空間光変調器によって変調された後で分光モジュールと対物レンズを介してホログラフィックディスクへ照射するホログラフィック記憶システムを提供する。

ある実施形態において、フィルタ素子は、光吸収材料からなる。

ある実施形態において、フィルタ素子の設置位置は、ホログラフィックディスクの対物レンズの表面へ向かう光学的共役位置に対応する。

ある実施形態において、ホログラフィック記憶システムは、フィルタ素子に接続するアクチュエータを更に含む。

ある実施形態において、フィルタ素子は、参照光の光路の空間光変調器から対物レンズまでの間に対応する位置に設けられる。

ある実施形態において、フィルタ素子は、参照光の光路のホログラフィックディスクから受信器までの間の位置に設けられる。

ある実施形態において、フィルタ素子を貫通する参照光の入射面は、遮断領域を有し、遮断領域の輪郭は、反射構造層の格子状に対応し、且つフィルタ素子の設置位置により遮断領域の面積が反射構造層の格子状の面積の０．５倍〜２倍である。

ある実施形態において、ホログラフィックディスクは、第１の基板と第２の基板を更に含み、記憶層は、第１の基板と第２の基板との間に位置し、且つ第１の基板と対物レンズが記憶層の同側に位置し、第１の基板及び第２の基板の何れも貫通基板である。

ある実施形態において、ホログラフィックディスクは、第１の基板と第２の基板を更に含み、記憶層が第１の基板と第２の基板との間に位置し、且つ第１の基板と対物レンズは、記憶層の同側に位置し、第１の基板及び第２の基板がそれぞれ貫通基板と反射基板である。

本発明の一実施形態は、キャビティを有し、格子状となる反射構造層と、キャビティの中に設けられる複数の感光ユニットと、を有し、キャビティが反射構造層を貫通する記憶層を含むホログラフィックディスクと、信号光及び参照光を提供するように設けられるホログラフィック光源モジュールと、ホログラフィック光源モジュールの提供する信号光及び参照光を受け、信号光及び参照光を変調するように設けられて、変調された後の参照光を遮断することに用いられることにより変調された後の参照光の入射面に格子状を持たせる遮断パターンを有し、参照光の複数の格子の各々が反射構造層の複数の格子の各々と同じ形を有する空間光変調器と、分光モジュールと、対物レンズと、を備え、信号光及び参照光は、空間光変調器によって変調された後で分光モジュールと対物レンズを介してホログラフィックディスクへ照射するホログラフィック記憶システムを提供する。

ある実施形態において、変調された後の参照光は、遮断領域を有し、遮断領域の輪郭は、反射構造層の格子状に対応し、且つ空間光変調器の設置位置により遮断領域の面積が反射構造層の格子状の面積の０．５倍〜２倍である。

ある実施形態において、ホログラフィックディスクは、第１の基板と第２の基板を更に含み、記憶層は、第１の基板と第２の基板との間に位置し、且つ第１の基板と対物レンズが記憶層の同側に位置し、第１の基板及び第２の基板の何れも貫通基板である。

ある実施形態において、ホログラフィックディスクは、第１の基板と第２の基板を更に含み、記憶層は、第１の基板と第２の基板との間に位置し、且つ第１の基板と対物レンズが記憶層の同側に位置し、第１の基板及び第２の基板がそれぞれ貫通基板と反射基板である。

本発明の第１の実施形態に係るホログラフィックディスクを示す分解図である。 図１Ａにおけるホログラフィックディスクを示す側断面模式図である。 本発明の第２の実施形態に係るホログラフィックディスクを示す側断面模式図である。 本発明の第３の実施形態に係るホログラフィックディスクを示す側断面模式図である。 本発明の第４の実施形態に係るホログラフィックディスクを示す側断面模式図である。 図４Ａにおける配向層を示す上面模式図である。 本発明の第５の実施形態に係るホログラフィック記憶システムを示す配置模式図である。 実施例における図５に示すホログラフィックディスクの記憶層の上面模式図（円形）である。 実施例における図５に示すホログラフィックディスクの記憶層の上面模式図（三角形）である。 実施例における図５に示すホログラフィックディスクの記憶層の上面模式図（矩形）である。 実施例における図５に示すホログラフィックディスクの記憶層の上面模式図（多角形）である。 フィルタ素子が図６Ｃに示す記憶層に対応する正面模式図である。 読み取り光が図７Ａのフィルタ素子により遮断された後の入射面を示す光型模式図である。 本発明の第６の実施形態に係るホログラフィック記憶システムを示す配置模式図である。 本発明の第７の実施形態に係るホログラフィック記憶システムを示す配置模式図である。 本発明の第８の実施形態に係るホログラフィック記憶システムを示す配置模式図である。 図１０Ａにおける空間光変調器を示す正面模式図である。

以下、図面及び詳細な説明によって本発明の精神を明らかに説明し、当業者であれば、本発明の好適な実施形態を理解した上で、本発明の教示した技術に基づいて、本発明の精神と範囲から逸脱せずに、変更や修飾を加えることができる。

ホログラフィック記憶システムにおいて、ホログラフィックディスクに記録データを書き込む場合、信号光及び参照光からなるビームは、一定の範囲における感光材料に対して干渉及び露光を行う必要がある。しかしながら、実際に記憶データに必要な感光材料の範囲がこの露光範囲よりも小さいため、余計な感光材料が使用されず、感光材料の使用率が更に減少する。ホログラフィックディスクにおける感光材料の使用率が減少すると、ホログラフィックディスクの記憶容量も同時に低下する。

これに鑑みて、本発明のホログラフィックディスクは、反射構造層とキャビティによって書き込みビームの拡散面積を制限する。従って、参照光と信号光との混合程度が向上して、感光材料の使用率も増加する。同様に、記憶層における感光材料の使用率が増加すると、ホログラフィックディスクの記憶容量も向上する。また、ホログラフィックディスクは、ホログラフィックディスクの読み取り工程に発生するノイズを減少するように設けられる四分の一波長板層を含む。

図１Ａ及び図１Ｂを同時に参照されたい。図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係るホログラフィックディスク１２０を示す分解図である。図１Ｂは、図１Ａにおけるホログラフィックディスク１２０を示す側断面模式図である。ホログラフィックディスク１２０は、反射層１２６と、記憶層１２８と、四分の一波長板層１３６と、を備える。記憶層１２８は、反射層１２６に設けられており、反射構造層１３０と、感光ユニット１３４と、を含む。反射構造層１３０は、キャビティ１３２を有し、格子状となる。キャビティ１３２が反射構造層１３０を貫通する。感光ユニット１３４は、キャビティ１３２の中に設けられる。四分の一波長板層１３６は、反射層１２６と感光ユニット１３４との間に設けられる。また、図面を簡略化するために、図１Ａの反射構造層１３０において、一部の格子状構造しか示されない。

図１Ｂにおいて、反射構造層１３０は、側壁１３３によって各キャビティ１３２を定義して、キャビティ１３２内に位置する感光ユニット１３４が互いに側壁１３３によって仕切られる。感光ユニット１３４は、光学記憶材料又は感光材料から構成されてもよい。この配置では、信号光Ｓ及び参照光Ｒからなる書き込みビームがキャビティ１３２内に入ると、書き込みビームは、キャビティ１３２を定義する側壁１３３の間に反射が発生する。つまり、キャビティ１３２と側壁１３３は、書き込みビームの拡散面積を制限し、書き込みビームを単一のキャビティ１３２内に限定するように設けられてもよい。

例としては、ホログラフィックディスク１２０に書き込みを行う場合、信号光Ｓ及び参照光Ｒからなる書き込みビームがキャビティ１３２内に入って感光ユニット１３４において干渉を発生する。書き込みビームが単一のキャビティ１３２内に限定されるため、信号光Ｓと参照光Ｒとの混合程度が向上して、感光ユニット１３４の材料の使用率が増加し、これにより、ホログラフィックディスク１２０の記憶容量が向上する。

また、本実施形態において、四分の一波長板層１３６は、反射層１２６と反射構造層１３０との間に位置する。四分の一波長板層１３６は、ホログラフィックディスク１２０に入るビームとホログラフィックディスク１２０から離れるビームとの差を１８０度にすることで、散乱によるノイズを低下させることに用いられる。ここで、「散乱によるノイズ」とは、ホログラフィックディスク１２０に対して読み取りを行い且つビーム（例えば、読み取り光）をホログラフィックディスク１２０に照射する場合、ビームは、ホログラフィックディスク１２０の表面の側壁１３３の位置に反射され、散乱光Ｎに示すような散乱光となる。

ホログラフィックディスク１２０に対して読み取りを行う期間中、このような散乱光は、受信器（図示せず）のノイズとなり、受信器が読み取りの後でひずみのデータを発生することになる。従って、四分の一波長板層１３６は、回折光Ｄと散乱光Ｎとの間に差別性を持たせるように設けられて、回折光Ｄは、受信器が読み取りの後でひずみのデータを発生することを避けるように、読み取り光Ｌがホログラフィックディスク１２０において回折された後でホログラフィックディスク１２０から離れるビームである。

例としては、ホログラフィックディスク１２０に対して読み取りを行う条件を、ホログラフィックディスク１２０がＰ偏光を有する読み取り光Ｌを受けるように設定する。この条件において、Ｐ偏光の読み取り光Ｌがホログラフィックディスク１２０に入ってから、読み取り光Ｌが記憶層１２８と反射層１２６との間の四分の一波長板層１３６を貫通する。次に、読み取り光Ｌが反射層１２６において反射され、四分の一波長板層１３６を貫通した後でホログラフィックディスク１２０から離れて、回折光Ｄとなる。即ち、読み取り光Ｌがホログラフィックディスク１２０において四分の一波長板層１３６を貫通する回数が二回であるため、読み取り光Ｌと回折光Ｄとの位相は１８０度の変化が発生する。つまり、ホログラフィックディスク１２０に入る読み取り光ＬがＰ偏光である場合、ホログラフィックディスク１２０から離れる回折光ＤはＳ偏光となる。一方、読み取り光Ｌの一部がホログラフィックディスク１２０の表面の側壁１３３の位置に反射が発生し、発生した散乱光Ｎが依然としてＰ偏光であるため、回折光Ｄと散乱光Ｎとの位相も１８０度の差がある。

この配置では、回折光Ｄと散乱光Ｎとの間の差別性によって、ホログラフィック記憶装置（図示せず）は、散乱光Ｎを受けることによるノイズを避けるために、この差別性に基づいて回折光Ｄを選択的に受けてもよい。

例えば、ある実施形態において、ホログラフィック記憶装置における受信器は、光学信号の読み取り装置である。ホログラフィック記憶装置は、空間フィルタ（図示せず）と偏光フィルタ（図示せず）を含み、回折光Ｄの伝送光路の中に設けられる。偏光フィルタは、ワイヤ偏光子又は偏光スプリッタであってもよい。空間フィルタは、大角度の散乱光Ｎを除去するように設けられる。偏光フィルタは、散乱光Ｎの偏光方向によって散乱光Ｎを除去するように設けられる。従って、光学信号の読み取り装置は、散乱光Ｎが除去される条件で、回折光Ｄを受けて、相応するデータを発生することができる。

要するに、本実施形態において、書き込みビームにおける参照光Ｒと信号光Ｓとの混合程度を記憶層１２８の反射構造層１３０によって向上させることで、ホログラフィックディスク１２０の記憶容量を向上させることができる。また、四分の一波長板層１３６の設置によって、回折光Ｄと散乱光Ｎとの間に差別性がある。これにより、ホログラフィック記憶装置は、読み取りの後で生じるデータの散乱光Ｎによるひずみを避けるために、この差別性に基づいて回折光Ｄを選択的に受けてもよい。

図２を参照されたい。図２は、本発明の第２の実施形態に係るホログラフィックディスク１２０を示す側断面模式図である。本実施形態は、四分の一波長板層１３６が反射構造層１３０のキャビティ１３２の中に位置することにおいて、第１の実施形態と異なっている。

上記のように、ホログラフィックディスク１２０に照射する読み取り光Ｌがホログラフィックディスク１２０の表面の側壁１３３の位置に反射が発生する場合、散乱光Ｎ（図１Ｂ参照）が発生する。同様に、読み取り光Ｌがホログラフィックディスク１２０に入って反射層１２６から反射が発生してから、読み取り光Ｌは記憶層１２８の側壁１３３の位置において反射層１２６の表面へ向かって反射が発生する可能性がある。読み取り光Ｌが記憶層１２８の側壁１３３の位置において反射層１２６の表面へ向かって反射が発生する場合、読み取り光Ｌは、反射層１２６に反射される。次に、この読み取り光Ｌが直接記憶層１２８を貫通しホログラフィックディスク１２０から離れ、又は記憶層１２８と反射層１２６との間に複数回の反射を発生してホログラフィックディスク１２０から離れるにも関わらず、この読み取り光Ｌは、ホログラフィックディスク１２０の読み取り時のノイズと見なされる。

本実施形態において、四分の一波長板層１３６が反射構造層１３０のキャビティ１３２の中に位置するため、読み取り光Ｌは、キャビティ１３２内の感光ユニット１３４から四分の一波長板層１３６を貫通し反射層１２６へ進行してから、反射されてから同一のキャビティ１３２よりホログラフィックディスク１２０から離れ、回折光Ｄとなる。従って、本実施形態の配置形態で、読み取り光Ｌがホログラフィックディスク１２０内において予期しない反射状況の発生を防止することができる。

図３を参照されたい。図３は、本発明の第３の実施形態に係るホログラフィックディスク１２０を示す側断面模式図である。本実施形態は、ホログラフィックディスク１２０がアゾ染料層１３８（Ａｚｏ ｄｙｅｓ ｌａｙｅｒ）を更に含むことにおいて、第１の実施形態と異なっている。アゾ染料層１３８は、反射層１２６と対向するように四分の一波長板層１３６と記憶層１２８の感光ユニット１３４との間に設けられる。

適当な入射角度の設計で、四分の一波長板層１３６は、入射ビームの偏光状態を直線偏光から円偏光に転換する機能を有する。しかしながら、ホログラフィックディスク１２０が読み取り中に回転状態であるため、読み取り光のホログラフィックディスク１２０に入射される角度は、ホログラフィックディスク１２０の回転につれて変わる。つまり、ホログラフィックディスク１２０の回転状態において、四分の一波長板層１３６の高速軸と入射ビームの偏光方向との夾角がホログラフィックディスク１２０の回転につれて変わって、四分の一波長板層１３６は、ある条件で直線偏光を円偏光に転換できなくなる。例えば、四分の一波長板層は、直線偏光を楕円偏光又は直線偏光に転換する可能性がある。

アゾ染料の光学配向メカニズムにおいて、棒状のアゾ染料分子は、入射ビームの偏光方向に垂直となるように回転する特性を有するので、アゾ染料層１３８に光に対する異方性が発生する。つまり、本実施形態において、四分の一波長板層１３６の高速軸と入射ビームの偏光方向との夾角関係がホログラフィックディスク１２０の回転状態と独立するように、アゾ染料層１３８を設けてもよい。

従って、四分の一波長板層１３６の高速軸と入射ビームの偏光方向との夾角関係は、四分の一波長板層１３６が入射ビームの偏光状態を直線偏光から円偏光に転換する効果を維持できるように、アゾ染料層１３８によって制御してもよい。また、ある実施形態において、アゾ染料層１３８は、異なる入射角度の設計によって異なる厚さを設計することができる。

図４Ａと図４Ｂを参照されたい。図４Ａは、本発明の第４の実施形態に係るホログラフィックディスク１２０を示す側断面模式図である。図４Ｂは、図４Ａにおける配向層１４２を示す上面模式図である。本実施形態は、ホログラフィックディスク１２０が液晶層１４０と配向層１４２を更に含むことにおいて、第１の実施形態と異なっている。液晶層１４０と配向層１４２は、四分の一波長板層１３６と記憶層１２８の感光ユニット１３４との間に設けられ、液晶層１４０が配向層１４２と四分の一波長板層１３６との間に位置する。

上記のように、ホログラフィックディスク１２０の回転状態において、四分の一波長板層１３６の高速軸と入射ビームの偏光方向との夾角がホログラフィックディスク１２０の回転につれて変わって、四分の一波長板層１３６がある条件で直線偏光を円偏光に転換できなくなる。本実施形態において、四分の一波長板層１３６の高速軸と入射ビームの偏光方向との夾角関係がホログラフィックディスク１２０の回転状態と独立するように、液晶層１４０と配向層１４２を設けてもよい。

ホログラフィックディスク１２０が円形に設計される場合、配向層１４２は、垂直な方向から見ると円形である。配向層１４２は、同心円の形態で配列する配向方向１４４を有するとともに、液晶層１４０における液晶が配向層１４２の接線方向１４６に沿って配列するように設けられる。配向層１４２の配向方向１４４は、図４Ｂの点線に示すように、同心円の形態で示される。

液晶層１４０における液晶分子の回転方向が配向層１４２の配向方向１４４の影響を受けるため、配向層１４２の配向方向１４４が同心円の形態を採用する場合、液晶層１４０における液晶分子は、ホログラフィックディスク１２０と配向層１４２の接線方向１４６に沿って配列する。従って、接線方向１４６に沿って配列する液晶分子によって、四分の一波長板層１３６の高速軸と入射ビームの偏光方向との夾角関係は制御される。また、ある実施形態において、液晶層１４０は、サーモトロピック液晶（ｔｈｅｒｍｏｔｒｏｐｉｃ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）又はリオトロピック液晶（ｌｙｏｔｒｏｐｉｃ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）を含み、且つ異なる入射角度の設計によって異なる厚さを設計することができる。

図５は、本発明の第５の実施形態に係るホログラフィック記憶システム１００を示す配置模式図である。本実施形態は、フィルタ素子１１２によってノイズを除去することにおいて、四分の一波長板層１３６（図１Ｂ参照）によってノイズを除去する第１の実施形態と異なっている。

ホログラフィック記憶システム１００は、ホログラフィックディスクと、ホログラフィック光源モジュール１０２と、空間光変調器１０４と、分光モジュール１０８と、対物レンズ１１０と、受信器１１４と、フィルタ素子１１２と、を備える。上記のように、ホログラフィックディスク１２０は、反射構造層１３０と、感光ユニット１３４と、を有する記憶層１２８を含む。反射構造層１３０は、キャビティ１３２を有し、格子状となり、キャビティ１３２が反射構造層１３０を貫通する。感光ユニット１３４は、キャビティ１３２の中に設けられる。

先に図６Ａ〜図６Ｄを参照されたい。図６Ａ〜図６Ｄは、図５に示すホログラフィックディスク１２０の記憶層１２８の複数の実施例における上面模式図である。上記のように、反射構造層１３０のキャビティ１３２は、書き込みビームの領域を制限して、書き込みビームにおける参照光と信号光混合程度が向上するように設けられる。従って、記憶層１２８における感光ユニット１３４の使用率が向上して、ホログラフィックディスク１２０の記憶容量も向上する。

ある実施形態において、反射構造層１３０中のキャビティ１３２の形状と境界は、反射構造層１３０の側壁１３３によって配置され定義される。反射構造層１３０の形状は、格子状となり、且つそのキャビティ１３２の記憶層１２８及び反射構造層１３０に垂直な形状が円形、三角形、矩形又は多角形（それぞれ図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ及び図６Ｄに示す）であってもよい。また、キャビティ１３２は、感光ユニット１３４の使用率とホログラフィックディスク１２０の記憶容量をより効果的に向上させるために、一番密集した堆積形態で配列してもよい。

また、図５を参照されたい。ホログラフィック光源モジュール１０２は、信号光及び参照光を提供するように設けられる。空間光変調器１０４は、ホログラフィック光源モジュール１０２の提供する信号光及び参照光を受け、信号光及び参照光を変調するように設けられる。信号光及び参照光は、空間光変調器１０４によって変調された後で分光モジュール１０８と対物レンズ１１０によりホログラフィックディスク１２０に照射する。図５に示すホログラフィック記憶システム１００は、読み取りを行うホログラフィック記憶システム１００であり、ホログラフィック光源モジュール１０２が参照光を読み取り光Ｌとして提供する。受信器１１４は、ホログラフィックディスク１２０から離れる回折光を受けるように設けられる。つまり、受信器１１４の設置位置は、読み取り光Ｌがホログラフィックディスク１２０から離れた後の光路によって調整されてもよい。また、受信器１１４は、光学信号の読み取り装置であってもよい。

図５、図７Ａと図７Ｂを同時に参照されたい。図７Ａは、フィルタ素子１１２が図６Ｃに示す記憶層１２８に対応する正面模式図である。図７Ｂは、読み取り光Ｌが図７Ａのフィルタ素子１１２により遮断された後の入射面の光型模式図である。注意すべきなのは、以下、図６Ｃに示す記憶層１２８の格子形状に併せて説明する。

フィルタ素子１１２は、読み取り光Ｌの光路（即ち、参照光の光路）の空間光変調器１０４から対物レンズ１１０までの間に対応する位置に設けられる。フィルタ素子１１２は、格子状となり、その複数の格子の各々が反射構造層１３０の複数の格子の各々と同じ形を有する。例としては、本実施形態において、反射構造層１３０の格子状が図６Ｃに示すような矩形のキャビティ１３２によって形成される場合、図７Ａに示すように、フィルタ素子１１２の格子形状も対応する矩形である。図７Ａにおいて、フィルタ素子１１２は、格子状となり、且つその複数の格子の各々の形状が矩形である。

この配置では、読み取り光Ｌがフィルタ素子１１２を貫通する場合、読み取り光Ｌの一部は、図７Ｂに示すように、フィルタ素子１１２の設置により遮断される。図７Ｂにおいて、黒い線の領域は、フィルタ素子１１２により遮断される読み取り光Ｌを示し、黒点網領域は、フィルタ素子１１２により遮断されない読み取り光Ｌを示す。

読み取り光Ｌがフィルタ素子１１２により遮断される場合、この遮断される読み取り光Ｌは、ホログラフィックディスク１２０の位置へ進行できない。即ち、もともと前記反射構造層１３０に入射される格子状境界（即ち、側壁１３３）における読み取り光Ｌは、フィルタ素子１１２により遮断される。つまり、図７Ｂの黒い線に示すように、フィルタ素子１１２を貫通する読み取り光Ｌの入射面は、遮断領域Ａを有する。遮断領域Ａの輪郭は、フィルタ素子１１２の格子状境界の輪郭によって定義され、図６Ｃに示す反射構造層１３０の格子形状にも対応する。

また、フィルタ素子１１２の設置位置が異なる場合、読み取り光Ｌのフィルタ素子１１２により遮断される位置も異なる。読み取り光Ｌが異なる位置において遮断を発生するとともに、遮断される読み取り光Ｌの分光モジュール１０８と対物レンズ１１０へイメージングされるサイズも異なる。つまり、フィルタ素子１１２の位置を調整することで、読み取り光Ｌのホログラフィックディスク１２０に入射される遮断領域Ａの面積は制御される。

ある実施形態において、フィルタ素子１１２の設置位置により遮断領域Ａの面積が反射構造層１３０の格子状の面積の０．５倍〜２倍である。この「遮断領域Ａの面積と反射構造層１３０の格子状の面積比」とは、図６Ｃに示す黒い線の面積と図７Ｂに示す黒い線の面積比である。例としては、遮断領域Ａの面積が反射構造層１３０の格子状の面積の１．５倍である場合、読み取り光Ｌの遮断される面積は反射構造層１３０の格子状境界の面積（即ち、側壁１３３が記憶層１２８表面に垂直な面積）よりも大きい。なお、面積比が調整可能な場合では、読み取り光Ｌが記憶層１２８の反射構造層１３０に対して、大きな製造公差許容範囲があってもよい。

また、フィルタ素子１１２により遮断される読み取り光Ｌがフィルタ素子１１２において反射されてからノイズとならないように、フィルタ素子１１２は、フィルタ素子１１２により遮断される読み取り光Ｌがフィルタ素子１１２によって吸収されるように、光吸収材料からなってもよい。

ホログラフィックディスク１２０が読み取りを行う期間中に、ホログラフィックディスク１２０の回転状態により、例えば、空間光変調器１０４とフィルタ素子１１２との間のと相対的な位置関係のような、素子の間の相対的な位置関係が震動により変更する可能性がある。フィルタ素子１１２をホログラフィックディスク１２０の回転状態に対応して変位させ、反射構造層１３０の格子状境界の位置に位置合わせることを維持するために、ホログラフィック記憶システム１００は、フィルタ素子１１２を接続するアクチュエータ１１６を更に含む。アクチュエータ１１６は、例えば、マイクロモーター、ボイスコイルモーター又はリニアモーターであってもよい。

上記のように、本実施形態の受信器１１４の設置位置は、読み取り光Ｌがホログラフィックディスク１２０において反射された後の光路（即ち、回折光の光路）により調整されてもよく、読み取り光Ｌがホログラフィックディスク１２０において反射された後の光路がホログラフィックディスク１２０の構造に対応する。ある実施形態において、ホログラフィックディスク１２０は、第１の基板１２２と第２の基板１２４を更に含む。記憶層１２８は、第１の基板１２２と第２の基板１２４との間に位置し、且つ第１の基板１２２と対物レンズ１１０が記憶層１２８の同側に位置する。

この配置では、第１の基板１２２及び第２の基板１２４の何れも貫通基板であってもよい。他の実施形態において、第１の基板１２２及び第２の基板１２４はそれぞれ貫通基板と反射基板であってもよい。ホログラフィックディスク１２０において反射された後の回折光を受けるように、本発明の当業者は、ホログラフィックディスク１２０の構造によって受信器１１４の位置を設けることができる。

上記をまとめると、本実施形態において、もともとホログラフィックディスク１２０の表面の側壁１３３の位置に入射される可能性がある読み取り光Ｌは、フィルタ素子１１２により遮断されるため、散乱光の発生が防止され、更に受信器１１４における散乱光によるノイズが除去される。

図８を参照されたい。図８は、本発明の第６の実施形態に係るホログラフィック記憶システム１００を示す配置模式図である。本実施形態は、ホログラフィック記憶システム１００が軸外（ｍｏｎｏｃｕｌａｒ）システムであることにおいて、同軸システムである第５の実施形態と異なっている。同様に、図８に示すホログラフィック記憶システム１００は、読み取りを行うホログラフィック記憶システム１００であり、ホログラフィック光源モジュール１０２が参照光を読み取り光Ｌとして提供する。

軸外システムにおいて、ホログラフィックディスク１２０に入る読み取り光Ｌとホログラフィックディスクから離れる回折光Ｄが同一の光路に沿って進行しなく、即ち、読み取り光Ｌと回折光Ｄが各々の光路がある。つまり、フィルタ素子１１２は、読み取り光Ｌの光路又は回折光Ｄの光路におけるホログラフィックディスク１２０に対応する光学的共役位置に設けられてもよい。従って、本実施形態において、フィルタ素子１１２の設置位置は、ホログラフィックディスク１２０の対物レンズ１１０の表面へ向かう光学的共役位置に対応する。

図８において、フィルタ素子１１２は、読み取り光Ｌの光路の中に設けられてもよい。即ち、フィルタ素子１１２は、ホログラフィックディスク１２０の実像位置に対応するように、読み取り光Ｌの光路（即ち、参照光の光路）の空間光変調器１０４から対物レンズ１１０までの間に対応する位置に設けられてもよい。分光モジュール１０８において、異なる光路設計によって、ホログラフィックディスク１２０の実像位置がレンズ１４８とスプリッタ１５０との間の位置又は反射鏡１５２とスプリッタ１５０との間の位置にあるため、フィルタ素子１１２は、ホログラフィックディスク１２０の実像位置に対応するように設けられてもよい。例えば、本実施形態において、フィルタ素子１１２は、反射鏡１５２とスプリッタ１５０との間に設けられて、ホログラフィックディスク１２０の光学的共役位置に対応する。同様に、フィルタ素子１１２をホログラフィックディスク１２０の回転状態に対応して変位させホログラフィックディスク１２０における反射構造層１３０の格子状境界位置に位置合わせることを維持するように、アクチュエータ１１６をフィルタ素子１１２に接続してもよい。

図９を参照されたい。図９は、本発明の第７の実施形態に係るホログラフィック記憶システム１００を示す配置模式図である。本実施形態は、フィルタ素子１１２が回折光Ｄの光路の中に設けられることにおいて、フィルタ素子１１２が読み取り光Ｌの光路の中に設けられる第６の実施形態と異なっている。図９において、フィルタ素子１１２は、回折光Ｄの光路（即ち、参照光の光路）のホログラフィックディスク１２０から受信器１１４までの間に対応する位置に設けられてもよい。同様に、フィルタ素子１１２は、ホログラフィックディスク１２０の実像位置又は光学的共役位置に対応する。

図１０Ａと図１０Ｂを参照されたい。図１０Ａは、本発明の第８の実施形態に係るホログラフィック記憶システム１００を示す配置模式図である。図１０Ｂは、図１０Ａにおける空間光変調器１０４の正面模式図である。本実施形態は、空間光変調器１０４の表面構造によってノイズを除去することにおいて、フィルタ素子１１２（図５、図８と図９参照）によってノイズを除去する第５〜第７の実施形態と異なっている。

ホログラフィック記憶システム１００は、ホログラフィックディスク１２０と、ホログラフィック光源モジュール１０２と、空間光変調器１０４と、分光モジュール１０８と、対物レンズ１１０と、を備える。上記のように、ホログラフィックディスク１２０は、反射構造層１３０と、感光ユニット１３４と、を有する記憶層１２８を含む。反射構造層１３０は、キャビティ１３２を有し、格子状となり、キャビティ１３２が反射構造層１３０を貫通する。感光ユニット１３４は、キャビティ１３２の中に設けられる。反射構造層１３０の格子状配置は、図６Ａ〜図６Ｄの配置に示すようにであってもよく、ここに説明しない。

ホログラフィック光源モジュール１０２は、信号光及び参照光を提供するように設けられる。空間光変調器１０４は、ホログラフィック光源モジュール１０２の提供する信号光及び参照光を受け、信号光及び参照光を変調するように設けられる。信号光及び参照光は、空間光変調器１０４によって変調された後で分光モジュール１０８と対物レンズ１１０によりホログラフィックディスク１２０に照射する。受信器１１４は、ホログラフィックディスク１２０から離れる回折光を受けるように設けられる。図１０Ａに示すホログラフィック記憶システム１００は、読み取りを行うホログラフィック記憶システム１００であり、ホログラフィック光源モジュール１０２が参照光を提供して読み取り光Ｌとする。

本実施形態において、空間光変調器１０４は、図１０Ｂに示すように、遮断パターン１０６を有する。遮断パターン１０６は、変調された後の参照光（又は、読み取り光Ｌ）を遮断して、変調された後の参照光の入射面に格子状を持たせることに用いられる。参照光の複数の格子の各々と反射構造層１３０の複数の格子の各々は、同じ形を有する。つまり、第５〜第７の実施形態に係るホログラフィック記憶システム１００において、参照光の入射面は、格子状を有するフィルタ素子１１２（図５、図８と図９参照）によって格子状となる。本実施形態において、参照光の入射面は、空間光変調器１０４の表面構造によって格子状となる。従って、もともと前記反射構造層１３０の格子状境界（即ち、側壁１３３）上に入射される参照光は、空間光変調器１０４の遮断パターン１０６により遮断され、更に受信器１１４における散乱光によるノイズを除去する。

同様に、第５の実施形態に説明されるように、変調された後の参照光は、遮断領域を有し、遮断領域の輪郭が反射構造層１３０の格子状に対応する。空間光変調器１０４の設置位置により、遮断領域の面積が反射構造層１３０の格子状の面積の０．５倍〜２倍である。また、ホログラフィックディスク１２０は、第１の基板１２２と第２の基板１２４を更に含み、第１の基板１２２及び第２の基板１２４の何れも貫通基板であってもよく、又は、第１の基板１２２及び第２の基板１２４がそれぞれ貫通基板と反射基板であってもよい。この部分の細部は、第５の実施形態と同じであるので、ここに説明しない。

要するに、本発明のホログラフィック記憶層は、書き込みビームの領域を制限するためのキャビティを含む反射構造層を備える。ホログラフィック記憶層の書き込みを行う場合、書き込みビームの干渉が発生する露光領域はこの領域内で行われて、書き込みビームの中の参照光と信号光との混合程度を向上させる。従って、キャビティが書き込みビームの領域を制限することで、ホログラフィック記憶層における感光材料の使用率が向上して、ホログラフィックディスク又はホログラフィック記憶層の記憶容量も向上する。

本発明を実施形態で上記の通りに開示したが、これは、本発明を制限するものではなく、当業者であれば、本発明の思想と範囲から逸脱しない限り、多様の変更や修正を加えることができ、したがって、本発明の保護範囲は、下記添付の特許請求の範囲で指定した内容を基準とするものである。

１００ ホログラフィック記憶システム
１０２ ホログラフィック光源モジュール
１０４ 空間光変調器
１０６ 遮断パターン
１０８ 分光モジュール
１１０ 対物レンズ
１１２ フィルタ素子
１１４ 受信器
１１６ アクチュエータ
１２０ ホログラフィックディスク
１２２ 第１の基板
１２４ 第２の基板
１２６ 反射層
１２８ 記憶層
１３０ 反射構造層
１３２ キャビティ
１３４ 感光ユニット
１３６ 四分の一波長板層
１３８ アゾ染料層
１４０ 液晶層
１４２ 配向層
１４４ 配向方向
１４６ 接線方向
１４８ レンズ
１５０ スプリッタ
１５２ 反射鏡
Ａ 遮断領域
Ｄ 回折光
Ｓ 信号光
Ｒ 参照光
Ｎ 散乱光
Ｌ 読み取り光

Claims (20)

1. 反射層と、
   複数のキャビティを有し、格子状となる反射構造層と、前記キャビティの中に設けられる複数の感光ユニットと、を含み、前記反射層の上に設けられ、前記キャビティが前記反射構造層を貫通する記憶層と、
   前記反射層と前記感光ユニットとの間に設けられる四分の一波長板層と、
   を備えるホログラフィックディスク。
2. 前記四分の一波長板層は、前記反射層と前記反射構造層との間に位置する請求項１に記載のホログラフィックディスク。
3. 前記四分の一波長板層は、前記反射構造層の前記キャビティの中に位置する請求項１に記載のホログラフィックディスク。
4. 前記反射層と対向するように前記四分の一波長板層と前記感光ユニットとの間に設けられるアゾ染料層を更に含む請求項１に記載のホログラフィックディスク。
5. 前記四分の一波長板層と前記感光ユニットとの間に設けられる液晶層及び配向層を更に含み、前記液晶層が前記配向層と前記四分の一波長板層との間に位置する請求項１に記載のホログラフィックディスク。
6. 前記配向層は、垂直な方向から見ると円形であり、且つ同心円の形態で配列する配向方向を有し、前記液晶層における液晶が前記配向層の接線方向に沿って配列するように設けられる請求項５に記載のホログラフィックディスク。
7. 前記液晶層は、サーモトロピック液晶又はリオトロピック液晶を含む請求項５に記載のホログラフィックディスク。
8. 複数のキャビティを有し、格子状となる反射構造層と、前記キャビティの中に設けられる複数の感光ユニットと、を有し、前記キャビティが前記反射構造層を貫通する記憶層を含むホログラフィックディスクと、
   信号光及び参照光を提供するように設けられるホログラフィック光源モジュールと、
   前記ホログラフィック光源モジュールの提供する前記信号光及び前記参照光を受け、前記信号光及び前記参照光を変調するように設けられる空間光変調器と、
   分光モジュールと、
   対物レンズと、
   前記ホログラフィックディスクから反射される前記参照光を受けるように設けられる受信器と、
   前記参照光の光路に設けられ、格子状となり、その複数の格子の各々が前記反射構造層の複数の格子の各々と同じ形を有するフィルタ素子と、
   を備え、
   前記信号光及び前記参照光は、前記空間光変調器によって変調された後で前記分光モジュールと前記対物レンズを介して前記ホログラフィックディスクへ照射するホログラフィック記憶システム。
9. 前記フィルタ素子は、光吸収材料からなる請求項８に記載のホログラフィック記憶システム。
10. 前記フィルタ素子の設置位置は、前記ホログラフィックディスクの前記対物レンズの表面へ向かう光学的共役位置に対応する請求項８に記載のホログラフィック記憶システム。
11. 前記フィルタ素子に接続するアクチュエータを更に含む請求項８に記載のホログラフィック記憶システム。
12. 前記フィルタ素子は、前記参照光の光路の前記空間光変調器から前記対物レンズまでの間に対応する位置に設けられる請求項８に記載のホログラフィック記憶システム。
13. 前記フィルタ素子は、前記参照光の光路の前記ホログラフィックディスクから前記受信器までの間に対応する位置に設けられる請求項８に記載のホログラフィック記憶システム。
14. 前記フィルタ素子を貫通する前記参照光の入射面は、遮断領域を有し、前記遮断領域の輪郭が前記反射構造層の格子状に対応し、且つ前記フィルタ素子の設置位置により前記遮断領域の面積が前記反射構造層の格子状の面積の０．５倍〜２倍である請求項８に記載のホログラフィック記憶システム。
15. 前記ホログラフィックディスクは、第１の基板と第２の基板を更に含み、前記記憶層が前記第１の基板と前記第２の基板との間に位置し、且つ前記第１の基板と前記対物レンズが前記記憶層の同側に位置し、前記第１の基板及び前記第２の基板の何れも貫通基板である請求項８に記載のホログラフィック記憶システム。
16. 前記ホログラフィックディスクは、第１の基板と第２の基板を更に含み、前記記憶層が前記第１の基板と前記第２の基板との間に位置し、且つ前記第１の基板と前記対物レンズが前記記憶層の同側に位置し、前記第１の基板及び前記第２の基板がそれぞれ貫通基板と反射基板である請求項８に記載のホログラフィック記憶システム。
17. 複数のキャビティを有し、格子状となる反射構造層と、前記キャビティの中に設けられる複数の感光ユニットと、を有し、前記キャビティが前記反射構造層を貫通する記憶層を含むホログラフィックディスクと、
    信号光及び参照光を提供するように設けられるホログラフィック光源モジュールと、
    前記ホログラフィック光源モジュールの提供する前記信号光及び前記参照光を受け、前記信号光及び前記参照光を変調するように設けられて、変調された後の前記参照光を遮断することに用いられることにより変調された後の前記参照光の入射面に格子状を持たせる遮断パターンを有し、且つ前記参照光の複数の格子の各々が前記反射構造層の複数の格子の各々と同じ形を有する空間光変調器と、
    分光モジュールと、
    対物レンズと、
    を備え、
    前記信号光及び前記参照光は、前記空間光変調器によって変調された後で前記分光モジュールと前記対物レンズを介して前記ホログラフィックディスクへ照射するホログラフィック記憶システム。
18. 変調された後の前記参照光は、遮断領域を有し、前記遮断領域の輪郭が前記反射構造層の格子状に対応し、且つ前記空間光変調器の設置位置により前記遮断領域の面積が前記反射構造層の格子状の面積の０．５倍〜２倍である請求項１７に記載のホログラフィック記憶システム。
19. 前記ホログラフィックディスクは、第１の基板と第２の基板を更に含み、前記記憶層が前記第１の基板と前記第２の基板との間に位置し、且つ前記第１の基板と前記対物レンズが前記記憶層の同側に位置し、前記第１の基板及び前記第２の基板の何れも貫通基板である請求項１７に記載のホログラフィック記憶システム。
20. 前記ホログラフィックディスクは、第１の基板と第２の基板を更に含み、前記記憶層が前記第１の基板と前記第２の基板との間に位置し、且つ前記第１の基板と前記対物レンズが前記記憶層の同側に位置し、前記第１の基板及び前記第２の基板がそれぞれ貫通基板と反射基板である請求項１７に記載のホログラフィック記憶システム。
    

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