JP2008544323A

JP2008544323A - 反射型ホログラフィックデータ記憶担体

Info

Publication number: JP2008544323A
Application number: JP2008517640A
Authority: JP
Inventors: ヘルトヘットホーフト; マルセロレオナルドマリオバリストレリ; リファトアタムスターファヒクメト
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2005-06-24
Filing date: 2006-06-12
Publication date: 2008-12-04
Also published as: EP1897088A1; WO2006136968A1; ATE419617T1; DE602006004590D1; TW200735085A; KR20080033284A; CN101203911A; EP1897088B1

Abstract

本発明は、反射型ホログラフィックデータ記憶担体１０に関するものである。この反射型ホログラフィックデータ記憶担体１０は、感光層１３と、反射層１１と、感光層および反射層の間に配された１／４波長板の層１２とを含む。１／４波長板の層は、二軸性の材料から作られており、ｚを各層に垂直な方向、Ｎ_ｚを０．３５と０．６５との間の範囲の数として、屈折率ｎ_ｘ、ｎ_ｙおよびｎ_ｚは、
【数８】

の条件を満たす。

Description

本発明は、反射型ホログラフィックデータ記憶担体に関するものである。

米国特許出願公開２００３／００３９００１号および２００４／０１６５５１８号は、反射型ホログラフィックデータ記憶担体を利用した、ホログラフィックデータ記憶装置を開示している。

図１は、かかるホログラフィックデータ記憶装置の概略的な一形態を示した図である。

ｐ偏光されたレーザービームＮ_ｐが、５０／５０ビームスプリッタを用いて、参照ビームＲ_ｐと信号ビームＳ_ｐとに分割される。ピクセル化された空間光変調器ＳＬＭを用いて、信号側の分岐の振幅を変調することにより、情報を記憶することができる。参照側の分岐中では、半波長板を用いて、ｐ偏光がｓ偏光へと変換される。参照ビーム（０．５Ｒ_ｓ）および信号ビーム（０．５Ｓ_ｐ）は、偏光ビームスプリッタＰＢＳを経て、記録媒体へと指向させられる。

ホログラフィックデータ記憶担体は、順伝播方向ｚに沿って、感光層で作られたホログラフィックデータ記憶（ＨＤＳ）媒体、１／４波長板、および反射層もしくはミラーからなる。ｓ偏光された参照ビーム０．５Ｒ_ｓとｐ偏光された信号ビーム０．５Ｓ_ｐとは共に、反射層上に集光され、それぞれ、１／４波長板を２回通過した後、ｐ偏光された参照ビーム０．５Ｒ_ｐおよびｓ偏光された信号ビーム０．５Ｓ_ｓとして反射される。順方向のｓ偏光された参照ビーム０．５Ｒ_ｓは、戻り方向のｓ偏光された信号ビーム０．５Ｓ_ｓと干渉し、その結果、ＨＤＳ媒体上に第１のホログラムが記録される。戻り方向のｐ偏光された参照ビーム０．５Ｒ_ｐは、順方向のｐ偏光された信号ビーム０．５Ｓ_ｐと干渉し、その結果、同一の第２のホログラムがもたらされる。

順方向のｓ偏光された参照ビーム０．５Ｒ_ｓと、戻り方向のｐ偏光された参照ビーム０．５Ｒ_ｐとの間では、干渉は生じない。また、順方向のｐ偏光された信号ビーム０．５Ｓ_ｐと、戻り方向のｓ偏光された信号ビーム０．５Ｓ_ｓとの間でも、干渉は生じない。

しかしながら、従来の単軸性の１／４波長板で実装すると、この反射型ホログラフィックデータ記憶担体は、典型的にはＮＡ≦０．４の低い開口数（ＮＡ）の光学系でしか有効に機能せず、０．４＜ＮＡ≦１の高い開口数の光学系では有効に機能しないことが分かる。これは、ｐ偏光からｓ偏光、およびｓ偏光からｐ偏光への変換効率が、単軸性の１／４波長板との角度に強く依存するためである。実際、ＮＡ＝０．４（２４°の角度）に対しては、９８％のｐ偏光がｓ偏光へと変換され、ｐ偏光のまま留まるのは２％である。しかしながら、ＮＡ＝０．７５（４９°の角度）に対しては、５０％のｐ偏光しかｓ偏光に変換されず、５０％がｐ偏光のままとなる。

したがって、本発明の１つの目的は、反射型ホログラフィックデータ記憶担体であって、既知の担体と比較して角度変化への依存性がずっと低い偏光変換を実現することのできる記憶担体を、提供することである。

上記の目的のため、本願発明は、感光層と、反射層と、それら感光層および反射層の間に配された１／４波長板の層とを含む、反射型ホログラフィックデータ記憶担体であって、上記の１／４波長板の層が二軸性の材料から作られており、ｚを各層に垂直な方向、Ｎ_ｚを０．３５と０．６５との間の範囲の数として、屈折率ｎ_ｘ、ｎ_ｙおよびｎ_ｚが、

の条件を満たすことを特徴とする反射型ホログラフィックデータ記憶担体を提供する。

実際、後述するように、１／４波長板として用いられ、上記の条件を満たす二軸性の板は、中心光線の伝播方向ｚに対する光線入射角の関数として、緩やかに変化する遅延差を呈する。

本発明の上記およびその他の側面は、以下で説明する実施形態を参照することにより明らかとなる。

以下、例として図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。

図２には、ホログラフィックデータ記憶装置内に組み込まれることを意図された、反射型ホログラフィックデータ記憶担体１０が示されている。

この担体１０は、３つの層を含んでいる。

第１の層１１は、図１を参照して説明したように、入射する順方向ビームを戻り方向へと反射して、同一の偏光状態を有する入射ビームと干渉するようになす、反射層である。

第２の層１２は、上記の反射層１１の上に積層された、１／４波長板の層である。反射層１１上での反射により、入射ビームは、この１／４波長板１２を２回通過する。すなわち、この１／４波長板１２は、ｐ偏光をｓ偏光に、かつｓ偏光をｐ偏光に変換する半波長板として作用し、互いに干渉すべきビームの偏光状態を適合させる。

第３の層１３は、上記の１／４波長板の層１２上に積層され、ＨＤＳ媒体を構成する感光層である。図１を参照しても説明したように、情報は、参照ビームと信号ビームとの干渉によりもたらされるホログラフィックパターンとして、感光層１３に記憶される。

１／４波長板の層１２は、二軸性の材料から作られており、その基準軸方向は、図２中にｘ、ｙおよびｚで示されている。ｚは、各層に垂直な方向であり、入射ビームの中心光線の伝播方向を表している。

この二軸性材料の３つの互いに直交する方向の固有屈折率値ｎ_ｘ、ｎ_ｙおよびｎ_ｚは、１／４波長板の層１２の上記の３つの基準軸方向ｘ、ｙおよびｚと対応付けられている。

この１／４波長板の層１２の配向性は、

となるように選択される。

加えて、３つの屈折率値は、

との式で関連付けられる。ここで、Ｎ_ｚは、０と１との間の範囲の数である。

１／４波長板の層１２の厚さｔは、

との条件を満たす。

入射ビームの中心光線はｚ軸に沿って伝播し、ｘ軸およびｙ軸に沿った互いに垂直な方向への二種類の偏光は、Δφ＝π／２にちょうど等しい遅延差を経る。このことは、この中心光線に対しては、ｐ偏光からｓ偏光またはｓ偏光からｐ偏光への変換効率は、１００％であることを意味する。このことは、図２のｘｚ平面内に小さな入射角θをもって配されたｕ軸に沿って伝播する光線にも、概ね当てはまる。結果として、低い開口数（たとえばＮＡ≦０．４）を有する入射ビームは、少なくとも９０％に等しい平均の偏光変換効率を有するものとみなすことができ、この変換効率は、この適用形態においては十分な効率である。

しかしながら、ビームの開口数ＮＡが０．４を超えると、入射角θが大きくなりすぎて、ｕ軸に沿って伝播する光線に対して、二軸性の層１２が１／４波長板として作用するとはみなせなくなる。換言すると、かかる光線においては、２つの偏光間の遅延差Δφが、π／２から相当離れた値となり、偏光変換効率が９０％より相当低い効率に落ちてしまう。

ｕ軸に沿って伝播する光線に対しては、一方の偏光固有モードは、屈折率ｎ_ｙを伴うｙ偏光を有し、ｘｚ平面内の偏光を伴う他方の偏光固有モードは、

で与えられる実効反射率ｎ（θ，Ｎ_ｚ）を有する。これは、

との関係をもたらす。

図３は、Ｎ_ｚ＝０（実線）、Ｎ_ｚ＝１／２（点線）およびＮ_ｚ＝１（破線）という３つの値について、θの関数として、Δφ（θ，Ｎ_ｚ）の変化を示したグラフである。

Ｎ_ｚ＝０に対しては、材料は単軸性（ｎ_ｚ＝ｎ_ｙ）となり、θの増加に伴い遅延差は大幅に減少する。Ｎ_ｚ＝１に対しても、材料は単軸性（ｎ_ｚ＝ｎ_ｘ）となり、θの増加に伴い遅延差も大幅に増加する。しかしながら、Ｎ_ｚ＝１／２に対しては、材料はｎ_ｚ＝（ｎ_ｘ＋ｎ_ｙ）／２の関係を満たす二軸性となり、遅延差は、入射角に対してあまり敏感でなくなり、概ねπ／２に等しい値に保たれる。このことから、Ｎ_ｚが約１／２となるように二軸性材料が選択されると、二軸性の層１２は、広範な入射角範囲内、すなわち広範な開口数ＮＡの範囲内において１／４波長板として作用し、したがって高い偏光変換効率をもたらすという結論に到達できる。

図４は、周縁部分の変換効率が９０％となる場合について、パラメータＮ_ｚの関数として、ビームの開口数ＮＡを示したグラフである。レンズの周縁から来る光線は、ｚ軸に対して最大の入射角θを持ち、したがって図３に示すように、変換効率は最小となることが理解される。同時に、これらの光線はスポットサイズを決定するものであり、したがって最も重要な光線である。したがって、これらの光線に対する変換効率は大きく保たれるべきであり、少なくとも９０％とされるべきである。

図４より、開口数がＮＡ＝０．８５であるレンズから来るすべての光線に対して９０％を超える変換効率を維持するためには、パラメータＮ_ｚが０．３５＜Ｎ_ｚ＜０．６５との条件を満たすように、ｚ軸に沿った屈折率ｎ_ｚを制限する必要があることが導き出せる。

本発明の推奨条件に従う二軸性の１／４波長板は、日東電工株式会社により市販されている。それらの二軸性の１／４波長板は、たとえば、二軸延伸ポリマーを用いたものであってもよい。

従来技術に係る反射型ホログラフィックデータ記憶装置の一形態を示した図本発明に係る反射型ホログラフィックデータ記憶担体の斜視図入射角θおよびパラメータＮ_ｚの関数として、遅延差Δφの変化を示したグラフ周縁部分の変換効率が９０％となる場合について、パラメータＮ_ｚの関数として、開口数ＮＡの変化を示したグラフ

Claims

感光層と、反射層と、前記感光層および前記反射層の間に配された１／４波長板の層とを含む、反射型ホログラフィックデータ記憶担体であって、
前記１／４波長板の層が二軸性の材料から作られており、ｚを各層に垂直な方向、Ｎ_ｚを０．３５と０．６５との間の範囲の数として、屈折率ｎ_ｘ、ｎ_ｙおよびｎ_ｚが、

の条件を満たすことを特徴とする反射型ホログラフィックデータ記憶担体。