JP2005275264A - ホログラム記録媒体、ホログラム記録再生装置及びホログラム記録媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ホログラム記録媒体のデータ記録領域以外の領域の感光を防止することによりホログラム記録媒体の特性劣化を防止すること。
【解決手段】ホログラム記録媒体１０に記録材２を区画する仕切材３を設ける。これにより、記録時、信号光１００や参照光２００がホログラム記録媒体１０に入射されると発生する不要光４００は、仕切材３により記録材２中を導波することを阻止され、隣接する区画に侵入することがなくなる。それ故、不要光４００による記録材２の無用な感光を無くすことができ、特にホログラム記録媒体１０の記録容量の減少を防止して、例えば多重記録方式を採るホログラム記録再生装置の性能をフルに引き出すことができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ホログラム記録再生装置に係り、特に不要光によるホログラム記録媒体の無駄な感光を防止するためのホログラム記録媒体及びこのようなホログラム記録媒体の製造方法に関する。

近年、ホログラム技術を利用して大容量データの記録再生を行うホログラム記録再生装置が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。このホログラム記録再生装置は例えば図９に示すような概略構成を有している。

レーザ光源４１から出射された干渉性を持つレーザ光はシャッター４２を通してビームスプリッター４３に入射し、信号光１００と参照光２００に分岐される。信号光１００はミラー４４を介して空間光変調器４５に入射され、信号光１００はデータページを表示した空間光変調器４５で強度変調される。変調された信号光はレンズ４６によりホログラム記録媒体３０に集光される。一方、参照光２００はミラー５０を介してレンズ５１に入射され、このレンズ５１によりホログラム記録媒体３０を照射する。これにより、ホログラム記録媒体３０内において、この信号光１００と参照光２００が干渉し、その結果形成される干渉縞がホログラム記録媒体３０に微細な疎密パターンとして記録される。

ホログラム記録媒体３０に記録されたデータを再生するには、参照光２００と同一の照明参照光でホログラム記録媒体３０を照射することにより、ホログラム記録媒体３０に記録されている干渉縞に対応する回折光としてデータが再生され、この回折光がレンズ（逆フーリエレンズ）４８によりＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像装置４９に結像される。撮像装置４９は受光した回折光を光電変換し、得られた受光信号は解析されて画像データとして再生される。

このようなホログラム記録再生システムでは、記録密度向上のために、多重記録と言う手法が用いられる。これは、従来の記録と異なり、１箇所に多数の独立なページを記録するというものである。このような多重記録方式の代表的なものとしては、角度多重記録、シフト多重記録、位相コ−ド多重記録などであるが、その他スペックル多重など各種の方式が知られている。

ところで、上記のようなホログラム記録再生システムではいずれの方式であっても、信号光１００と参照光２００によって生じる干渉縞をホログラム記録媒体３０に記録する際、本来記録するべき領域以外の部分が、不要光により感光されてしまうと言う問題がある。以下、この点を図を用いて詳細に説明する。

図１０は、ホログラム記録媒体に干渉縞（データ）を記録する際の信号光１００により発生する不要光を示した断面図である。まず、ホログラム記録媒体３０は、透明なカバーガラス１１の間にフォトポリマーなどの記録材１２が挟持されて構成されている。このようなホログラム記録媒体３０に信号光１００が一方のカバーガラス１１から入射すると、記録材１２の記録領域Ａを透過して反対側のカバーガラス１１から外部に出て行く。その際、図示されない参照光と領域Ａの部分で干渉し、干渉縞が記録材１２の記録領域Ａの部分に記録される。
IBM J.RES DEVELOP VOL 44 NO.3 MAY 2000 「Holographic data storage」

しかしながら、ホログラム記録媒体３０に信号光１００が入射されると、実際には、信号光１００の一部が記録材１２によって散乱して発生する散乱光及びカバーガラス１１と記録材１２若しくは空気との境界面での表面反射による反射光などから成る不要光が発生し、この不要光４００が対向して配置されている一対のカバーガラス１１間を導波して記録領域Ａの両側の部分を進行し、記録材１２の記録領域Ａ以外の領域を感光させてしまう。

この不要光４００は、本来露光するべき部分（記録領域Ａ）以外を感光させてしまうことになり、記録材１２の特性の劣化を引き起こし、記録容量にも悪影響（感光した分記録容量が減少する）を及ぼす。なお、参照光についても同様の現象がおきる。例えば、参照光の角度を変えることで１箇所に多数の独立なデータページを記録、再生する角度多重方式を採った場合、図１１に示すような角度から参照光２００が入射されると、やはり材料の散乱及び表面反射によって不要光が生じ、記録領域Ａ以外の場所まで感光させてしまう。（もちろん図１０、図１１で示した経路以外の不要光も発生する。）

本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、ホログラム記録媒体のデータ記録領域以外の領域の感光を防止することによりホログラム記録媒体の特性劣化を防止することができるホログラム記録媒体、ホログラム記録媒体の製造方法及びホログラム記録再生装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、信号光と参照光の干渉縞を記録する記録材を有するホログラム記録媒体であって、前記記録材を区画する仕切材を具備することを特徴とする。

また、本発明は、信号光と参照光の干渉縞をホログラム記録媒体に記録し、前記参照光と同一の照明参照光をホログラム記録媒体に照射して生成する回折光を撮像素子で受光して前記干渉縞に対応するデータを再生するホログラム記録再生装置であって、前記ホログラム記録媒体は記録材を区画する仕切材を具備することを特徴とする。

また、本発明は、信号光と参照光の干渉縞を記録するホログラム記録媒体の製造方法であって、光透過部材上に仕切りを形成する工程と、前記仕切りで区画された領域に記録材を充填する工程と、別の光透過部材により前記仕切りで区画された領域に充填された記録材を封止する工程とを具備することを特徴とする。

このように本発明では、仕切材により記録材を区画することにより、記録時、信号光や参照光の入射により発生する不要光は仕切材により記録材中を導波することが阻止されるため、無用な記録材の感光を防止することができる。それ故、ホログラム記録媒体の特性劣化、特に記録容量の減少を防止することができる。

本発明によれば、ホログラム記録媒体の記録材を仕切材により区画することによって、信号光や参照光の入射により発生する不要光が記録材中を導波することを仕切材によって阻止することにより、ホログラム記録媒体のデータ記録領域以外の領域の感光を防止することができ、特に記録容量の減少を防止して、例えば多重記録方式を採るホログラム記録装置の性能をフルに引き出すことができる。
また、不要光などの散乱成分の無用な記録を防げた結果として、再生ホログラムのノイズが減り、その結果として記録密度を向上させることができる。
また、ホログラム記録媒体に仕切りを設けたことによる副次的な効果として、仕切りは記録媒体の厚みを保持する方向に働くため、ホログラム記録媒体のシュリンクを緩和することができ、この結果、ホログラムの再生画像品質を向上させることができる。
また、ホログラム記録媒体がフォトポリマー材料の場合、仕切りの存在により、一つの仕切り内部だけアフターキュアーを行うことができ、その結果、データの追記を可能とすることができる。
更に、仕切りの存在により、外部の湿度の侵入が防止できるため、湿気によるフォトポリマー材料の劣化を防止することができる。

ホログラム記録媒体のデータ記録領域以外の領域の感光を防止することによりホログラム記録媒体の特性劣化を防止する目的を、ホログラム記録媒体の記録材を仕切材により区画することによって、信号光や参照光の入射により発生する不要光が記録材中を導波することを仕切材により阻止することによって実現した。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るホログラム記録媒体の構成を示した側面図である。ホログラム記録媒体１０は、一対の透明なカバーガラス１の間にフォトポリマーなどの記録材２が挟持されて構成され、更に、これらカバーガラス１に対して垂直方向に複数の仕切材３が設けられ、これら仕切材３によって記録材２が区画されている。但し、参照光は説明の便宜上省略してある。また、ホログラム記録媒体１０は直径１２ｃｍ程度のディスク型の記録媒体を想定している。また、仕切材３は複数あるが、説明の便宜上、２個図示してある。

図２（Ａ）〜図２（Ｅ）は図１に示したホログラム記録媒体１０の平面図である。図２（Ａ）は仕切材３が放射状に設置されている。図２（Ｂ）は仕切材３が同心円的に設置されている。図２（Ｃ）は仕切材３がナルト巻（渦巻き型）型に設置されている。図２（Ｄ）は仕切材３が四角形のセルを作るように配置され、このセルが複数個配列されている。図２（Ｅ）は仕切材３が井桁状に配置されて正方形のセルが作成されている。ディスク形態では、このような仕切りはあまり実用的ではないが、ホログラムカードのような形態では、このような正方形的な区切り方は有効になる。なお、このようなセル構造は図３に示すように、プラズマディスプレイのバリアリブのような井桁構造で形成することもできる。

図４は図１に示したホログラム記録媒体１０をホログラム記録再生装置にセットした状態を示した図である。５は信号光１００をデータにより強度変調する空間光変調器、６は強度変調された信号光１００をホログラム記録媒体１０の記録領域に集光させる記録光学系のレンズ、７はホログラム記録媒体１０の記録領域（３次元的な範囲）に図示されない照明参照光を照射した時に発生する回折光３００を撮像装置８に結像させる再生光学系のレンズ、８は光学像を光電変換して解析することにより再生データを得る撮像装置である。なお、参照光２００を照射する参照光学系は図示を省略している。

次に本実施の形態の動作について説明する。記録時、ホログラム記録媒体１０に信号光１００が一方のカバーガラス１から入射すると、記録材２の記録領域を透過して反対側のカバーガラス１から外部に出て行く。その時、信号光１００は参照光２００と記録領域の部分で干渉し、干渉縞が記録材２の記録領域に記録される。その際、信号光１００の一部が記録材２によって散乱して発生する散乱光及びカバーガラス１と記録材２若しくは空気との境界面での表面反射による反射光などからなる不要光４００が発生する。この不要光４００は一対のカバーガラス１に対して反射を繰り返しながらカバーガラス１間を導波するが、仕切材３によって阻止され、仕切りに囲まれた場所以外には進行しない。

図５は仕切材３がナルト巻型のホログラム記録媒体１０を製造する工程を示した説明図である。図５（Ａ）に示すように、一方のカバーガラス１の上にスクリーン印刷によりナルト巻型の仕切材３を作成する。図５（Ｂ）に示すように、カバーガラス１とその上に作成されているナルト巻型の仕切材３を真空チェンバ２０内に収納して真空化し、その後、図５（Ｃ）に示すように、ナルト巻型の仕切材３の上から液体状の記録材２を滴下し、更に図５（Ｄ）に示すようにその上からもう１枚のガラスカバー１を載置して仕切材３内に記録材２を封止する。次に、図５（Ｅ）に示すように、真空チェンバ２０を大気開放することにより、記録材２を仕切材３で仕切られた空間に満遍なく行き渡らせて、取り出すと、図５（Ｆ）に示すような仕切材３でナルト巻型に記録材２部分が区画されたホログラム記録媒体１０が完成する。

本実施の形態によれば、記録時、ホログラム記録媒体１０に照射される信号光１００と参照光２００により発生する不要光４００を、ホログラム記録媒体１０の記録領域を含む仕切り内に閉じ込めて、それ以上記録材２内を導波しないようにすることができ、この不要光４００により記録材２の記録領域以外の部分が感光されてしまうことを防止することができる。したがって、ホログラム記録媒体１０の特性の劣化がなく、仕様どおりの記録容量を保持することができる。なお、仕切材３による不要光の反射を無くすために仕切材３は光吸収材であることが望ましい。

また、不要光４００などの散乱成分の不要な記録を防げた結果として、再生ホログラムのノイズが減り、その結果としてホログラム記録媒体１０の記録密度を向上させることができる。

ホログラム記録媒体１０に仕切りを設けたことによる副次的な効果として、シュリンクを減少させることができる。ホログラム記録媒体１０は外部からの圧力や、ホログラム記録時の反応の結果、体積が変化する。しかしながら、仕切りの存在は、記録材２の厚みを保持する方向に働き、この結果、ホログラム再生画像の品質を向上させることができる。

記録材２がフォトポリマー材料の場合、ホログラム記録後に光を用いて反応を完了させる場合が多い（アフターキュアープロセス）が、通常は、このプロセス時に、記録材２全体に光が当たってしまうので、ホログラムを記録材料の一部分だけ記録するということは出来ず、全体がアフターキュアーされてしまう。しかしながら、仕切りの存在により、一つの仕切り内部だけアフターキュアーを行うことができるため、データの追記を行うことが可能になる。

更に、フォトポリマー材料は、通常湿度には弱いが、仕切りの存在により、外部の湿度の侵入を防げるため、ホログラム記録媒体１０の湿気による劣化を防止することができる。この場合、ホログラム記録媒体１０の最外部の空気穴はフォトポリマー充填後に埋めておいたほうがより効果的である。

図６は、本発明の第２の実施の形態に係るホログラム記録媒体の構成を示した側面図である。但し、図１に示した第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。本実施の形態のホログラム記録媒体１０も、一対のガラスカバー１の間に記録材２が挟持され、記録材２を区画する仕切材３を有しているが、ホログラム記録媒体１０の背面のカバーガラス１側にカバーガラス１とほぼ同様の屈折率を有するインデックスマッチング液６１を介して光吸収体６２が配置されている。ホログラム記録媒体１０はこのインデックスマッチング液６１を滑りとして回転自在且つ着脱自在に設置されている。

本実施の形態の動作について説明する。記録時、ホログラム記録媒体１０に照射される信号光１００と参照光により発生する不要光４００は、仕切材３によりその導波が阻止されるが、仮にインデックスマッチング液６１がない場合に、不要光４００の光路によっては、４０１で示すようにカバーガラス１と空気層との境界で反射して、仕切材３を超えて、隣の区画に侵入してしまう不要光がある。しかし、本例のようにカバーガラス１にカバーガラス１とほぼ同様の屈折率を有するインデックスマッチング液６１が密着していると、不要光４００はカバーガラス１及びインデックスマッチング液６１を透過し、その下にある光吸収体６２に吸収されてしまい、仕切材３を超えて、隣の区画に侵入してしまうことを無くすことができる。

なお、再生時は、ホログラム記録媒体１０からインデックスマッチング液６１及び光吸収体６２を取り外して再生するため、照明参照光を照射することによりホログラム記録媒体１０から発生する回折光は何の障害もなく再生光学系に入射され、データを再生することができる。

本実施の形態によれば、カバーガラス１を介して仕切材３を超えて隣接する区画に侵入する不要光４０１を無くすことができるため、不要光４００によるホログラム記録媒体１０の無用な感光をより完全に無くすことができ、ホログラム記録媒体１０の性能劣化を無くすことができる。

また、信号光１００と参照光２００が入射する区画についても、一旦カバーガラス１側に抜けた不要光４００は光吸収体６２により吸収されて再度当該区画の中に戻ることはないため、当該区画についても第１の実施の形態よりも不要光４００により感光される度合いを少なくでき、ホログラム記録媒体１０の性能劣化を無くすことができる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。例えば上記実施の形態では、仕切りをスクリーン印刷で作成してホログラム記録媒体１０を製造する工程について述べたが、仕切りの作成方法としてはサンドブラスト法、リフトオフ法、感光性ペースト法などの各種の方法で作成することができる。

また、ホログラム記録媒体１０の各仕切内に記録材を充填する際に、仕切材３に図７に示すような孔（不要光が隣接する区画に侵入しない程度の適当なサイズの孔）３５を設けておけば、記録材を充填する際に仕切内の空気がこの孔３５を通して外部に抜けるため、記録材の充填を円滑に行うことができる。また、図８は孔３５を有する仕切材３で区画されたセル状の記録領域にシフト多重でデータを記録する際の様子を示した図であり、ひとつのセル内にデータが多重記録される。

本発明の第１の実施の形態に係るホログラム記録媒体の構成を示した側面図である。 図１に示したホログラム記録媒体の平面図である。 セル構造を形成するための井桁構造例を示した斜視図である。 図１に示したホログラム記録媒体をホログラム記録再生装置にセットした状態を示した図である。 図２に示した仕切材がナルト巻型のホログラム記録媒体を製造する工程を示した説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係るホログラム記録媒体の構成を示した側面図である。 図１に示したホログラム記録媒体の他の実施例を示した平面図である。 仕切のあるホログラム記録媒体のセルにデータが多重記録される様子を示した図である。 従来のホログラム記録再生装置の概略構成例を示した図である。 従来のホログラム記録媒体に信号光を入射することにより発生する不要光の進路を示した断面図である。 従来のホログラム記録媒体に参照光を入射することにより発生する不要光の進路を示した断面図である。

符号の説明

１……カバーガラス、２……記録材、３……仕切材、５……空間光変調器、６……記録光学系のレンズ、７……再生光学系のレンズ、８……撮像装置、１０……ホログラム記録媒体、２０……真空チェンバ、６１……インデックスマッチング液、６２……光吸収体。

Claims (10)

1. 信号光と参照光の干渉縞を記録する記録材を有するホログラム記録媒体であって、
   前記記録材を区画する仕切材を具備する、
   ことを特徴とするホログラム記録媒体。
2. 前記記録材の形状をディスク型とした時、前記仕切材により区画された記録材の形状は、放射型であることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録媒体。
3. 前記記録材の形状をディスク型とした時、前記仕切材により区画された記録材の形状は渦巻き型であることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録媒体。
4. 前記記録材の形状をディスク型とした時、前記仕切材により区画された記録材の形状は円形帯状で、記録材の中心から外周にかけて同心円的に複数の円形帯状の区画部が配列されて記録面を形成することを特徴とする請求項１記載のホログラム記録媒体。
5. 前記記録材の形状をディスク型とした時、前記仕切材により区画された記録材の形状は四角形のセル状で、このセルが複数個配列して記録面を形成することを特徴とする請求項１記載のホログラム記録媒体。
6. 前記記録材は一対の光透過性部材により挟持され、前記一対の光透過性部材に対して垂直方向に複数の仕切材が配置されて、前記仕切りを形成することを特徴とする請求項１記載のホログラム記録媒体。
7. 前記ホログラム記録媒体に近接又は接触して配置される光吸収体を設けることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録媒体。
8. 前記ホログラム記録媒体と光吸収体との間にインデックスマッチング液を挿入することを特徴とする請求項７記載のホログラム記録媒体。
9. 信号光と参照光の干渉縞をホログラム記録媒体に記録し、前記参照光と同一の照明参照光をホログラム記録媒体に照射して生成する回折光を撮像素子で受光して前記干渉縞に対応するデータを再生するホログラム記録再生装置であって、
   前記ホログラム記録媒体は記録材を区画する仕切材を具備する、
   ことを特徴とするホログラム記録再生装置。
10. 信号光と参照光の干渉縞を記録するホログラム記録媒体の製造方法であって、
    光透過部材上に仕切りを形成する工程と、
    前記仕切りで区画された領域に記録材を充填する工程と、
    別の光透過部材により前記仕切りで区画された領域に充填された記録材を封止する工程と、
    を具備することを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
    

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