JP2000250382A - 光記録用媒体、媒体の製造方法および媒体を使用したホログラフィ方式 - Google Patents
光記録用媒体、媒体の製造方法および媒体を使用したホログラフィ方式Info
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/0005—Production of optical devices or components in so far as characterised by the lithographic processes or materials used therefor
- G03F7/001—Phase modulating patterns, e.g. refractive index patterns
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
- G03F7/095—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having more than one photosensitive layer
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、ホログラフィシステムに有効な記
憶媒体に関する。 【解決手段】 本発明の光記録媒体は、典型的に交差連
結されて望ましいレベルの物理的安定性を提供するポリ
マー母体と、光活性モノマーからなる光形像可能な系と
を含む。光形像可能な系と母体ポリマーの実質的な均質
な散乱を含む傾向がある従来のポリマー媒体と違って、
本発明の母体と光形像可能な系は、相分離され、なおま
だ有効なホログラフィ特性が可能となるように、少ない
光散乱を示す。
憶媒体に関する。 【解決手段】 本発明の光記録媒体は、典型的に交差連
結されて望ましいレベルの物理的安定性を提供するポリ
マー母体と、光活性モノマーからなる光形像可能な系と
を含む。光形像可能な系と母体ポリマーの実質的な均質
な散乱を含む傾向がある従来のポリマー媒体と違って、
本発明の母体と光形像可能な系は、相分離され、なおま
だ有効なホログラフィ特性が可能となるように、少ない
光散乱を示す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、情報記憶媒体に関
し、特にホログラフィシステムに有効な記憶媒体に関す
る。
し、特にホログラフィシステムに有効な記憶媒体に関す
る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】情報記
憶装置および方法の開発者達は、記憶容量の増大を求め
続けている。この開発の一部として、特定のホログラフ
ィシステムでは、従来のメモリデバイスに代わるものと
して、いわゆるページ−ワイズ メモリシステムが提案
されている。ページ−ワイズ システムは、データの１
表現、たとえば１ページの記憶および読み出しを含む。
典型的に、記録光は、データを表す黒い領域と透明領域
の２次元配列を通過し、ホログラフィシステムは、記憶
媒体において屈折率を変更させるパターンとしてページ
のホログラフィ表現を３次元で記憶する。ホログラフィ
システムは、一般に、D. Psaltis et al.,“Holographi
c Memories,"Scientific American, November 1995に開
示されている。この開示は、参照によりここに含まれ
る。ホログラフィ記憶方法の１つは、位相相関多重ホロ
グラフィであり、これは、１９９８年２月１７日発行の
米国特許第５，７１９，６９１号に開示されている。こ
の開示は、参照によりここに含まれる。
憶装置および方法の開発者達は、記憶容量の増大を求め
続けている。この開発の一部として、特定のホログラフ
ィシステムでは、従来のメモリデバイスに代わるものと
して、いわゆるページ−ワイズ メモリシステムが提案
されている。ページ−ワイズ システムは、データの１
表現、たとえば１ページの記憶および読み出しを含む。
典型的に、記録光は、データを表す黒い領域と透明領域
の２次元配列を通過し、ホログラフィシステムは、記憶
媒体において屈折率を変更させるパターンとしてページ
のホログラフィ表現を３次元で記憶する。ホログラフィ
システムは、一般に、D. Psaltis et al.,“Holographi
c Memories,"Scientific American, November 1995に開
示されている。この開示は、参照によりここに含まれ
る。ホログラフィ記憶方法の１つは、位相相関多重ホロ
グラフィであり、これは、１９９８年２月１７日発行の
米国特許第５，７１９，６９１号に開示されている。こ
の開示は、参照によりここに含まれる。
【０００３】図１は、ホログラフィシステム１０の基本
構成要素を示す。システム１０は、変調デバイス１２、
光記録媒体１４およびセンサ１６からなる。変調デバイ
ス１２は、データを２次元で光学的に表すことができる
どんなデバイスでも良い。デバイス１２は、典型的に
は、空間光変調器であり、変調器上にデータを符号化す
る符号化ユニットに取り付けられる。符号化に基づい
て、デバイス１２は、デバイス１２を通過する信号ビー
ム２０の一部を選択的に通過させたり遮断したりする。
このようにして、ビーム２０は、データ映像で符号化さ
れる。映像は、光記録媒体１４上または内のある位置で
符号化信号ビーム２０を基準ビーム２２と干渉させるこ
とにより記憶される。この干渉は、たとえば屈折率を変
えるパターンとして媒体１４内に捕捉される干渉パター
ン（すなわち、ホログラム）を作る。たとえば、使用さ
れる特定の基準ビームに依存して、基準ビーム２２の角
度、波長または位相を変えることによって、１つ以上の
ホログラフィ映像を１個所および／または重なり合う位
置に記憶することができる。信号ビーム２０は、典型的
に、媒体１４において基準ビーム２２と交差する前にレ
ンズ３０を通過する。基準ビーム２２も、この交差前に
レンズ３２を通過することができる。データが媒体１４
に記憶されると、基準ビーム２２がデータの記憶中向い
ていたのと同じ位置、および角度、波長または位相（使
用された多重化方式に依存する）で基準ビーム２２を媒
体１４と交差させることによって、データを取り出すこ
とができる。復元されたデータは、レンズ３４を通り、
センサ１６に向けられる。センサ１６は、たとえば、電
荷結合素子または能動画素センサである。センサ１６
は、典型的には、データを復号するユニットに取り付け
られる。
構成要素を示す。システム１０は、変調デバイス１２、
光記録媒体１４およびセンサ１６からなる。変調デバイ
ス１２は、データを２次元で光学的に表すことができる
どんなデバイスでも良い。デバイス１２は、典型的に
は、空間光変調器であり、変調器上にデータを符号化す
る符号化ユニットに取り付けられる。符号化に基づい
て、デバイス１２は、デバイス１２を通過する信号ビー
ム２０の一部を選択的に通過させたり遮断したりする。
このようにして、ビーム２０は、データ映像で符号化さ
れる。映像は、光記録媒体１４上または内のある位置で
符号化信号ビーム２０を基準ビーム２２と干渉させるこ
とにより記憶される。この干渉は、たとえば屈折率を変
えるパターンとして媒体１４内に捕捉される干渉パター
ン（すなわち、ホログラム）を作る。たとえば、使用さ
れる特定の基準ビームに依存して、基準ビーム２２の角
度、波長または位相を変えることによって、１つ以上の
ホログラフィ映像を１個所および／または重なり合う位
置に記憶することができる。信号ビーム２０は、典型的
に、媒体１４において基準ビーム２２と交差する前にレ
ンズ３０を通過する。基準ビーム２２も、この交差前に
レンズ３２を通過することができる。データが媒体１４
に記憶されると、基準ビーム２２がデータの記憶中向い
ていたのと同じ位置、および角度、波長または位相（使
用された多重化方式に依存する）で基準ビーム２２を媒
体１４と交差させることによって、データを取り出すこ
とができる。復元されたデータは、レンズ３４を通り、
センサ１６に向けられる。センサ１６は、たとえば、電
荷結合素子または能動画素センサである。センサ１６
は、典型的には、データを復号するユニットに取り付け
られる。
【０００４】これらのホログラフィ記憶システムの能力
は、記憶媒体によって幾分制限される。長年の間、研究
目的の記憶媒体として、鉄ドープされたリチウム ニオ
ブ酸塩が使用されている。しかしながら、リチウム ニ
オブ酸塩は高価で、感度（１Ｊ／ｃｍ2）が悪く、比較
的低い屈折率コントラスト（約１０-4のΔｎ）を有し、
破壊的な読み出しを示す（すなわち、映像が読み出しに
より破壊される）。したがって、特に感光ポリマーフィ
ルムの領域では、他の代わるものが求められている。た
とえば、Selected Papers on Holographic Recording,
H.J.Bjelkagen,ed., SPIE Press, Vol. MS130 (1996)を
参照されたい。この一連の記事に説明されている材料
は、一般に、液体モノマー材料（光活性モノマー）と光
開始剤（露光に基づいてモノマーのポリマー化を促進す
る）を含む光形像可能な系を含む。ここで、光形像可能
な材料系は、実質的に露光に対して不活性の有機ポリマ
ー母体内に位置している。選択された領域における露光
による材料への情報の書き込み中、モノマーは、露出さ
れた領域においてポリマー化される。誘導されたポリマ
ー化で生じるモノマー濃度の低下に起因して、材料の暗
い露出されていない領域からのモノマーは、露出された
領域へ拡散する。ポリマー化とその結果生じる濃度勾配
は、屈折率変化を作り出し、データを表すホログラムを
形成する。典型的には、次に、この系は、媒体において
残りの光感度を全て破壊するフラッド硬化露出で固定さ
れる。（記録メカニズムのさらなる説明については、
“Organic Photochemical Refractive Index Image Rec
ording Systems" in Advances inPhotochemistry, Vol.
12, John Wiley & Sons (1980)を参照されたい。）こ
のタイプのほとんどのホログラフィシステムは、アクリ
ル酸塩エステル等の自由基の光活性モノマーの光モノマ
ー化に基づいている。たとえば、米国特許出願第０８／
６９８，１４２号（我々の参照 Colvin-Harris-Katz-Sc
hilling1-2-16-10）を参照されたい。この開示は、参照
によりここに含まれる。
は、記憶媒体によって幾分制限される。長年の間、研究
目的の記憶媒体として、鉄ドープされたリチウム ニオ
ブ酸塩が使用されている。しかしながら、リチウム ニ
オブ酸塩は高価で、感度（１Ｊ／ｃｍ2）が悪く、比較
的低い屈折率コントラスト（約１０-4のΔｎ）を有し、
破壊的な読み出しを示す（すなわち、映像が読み出しに
より破壊される）。したがって、特に感光ポリマーフィ
ルムの領域では、他の代わるものが求められている。た
とえば、Selected Papers on Holographic Recording,
H.J.Bjelkagen,ed., SPIE Press, Vol. MS130 (1996)を
参照されたい。この一連の記事に説明されている材料
は、一般に、液体モノマー材料（光活性モノマー）と光
開始剤（露光に基づいてモノマーのポリマー化を促進す
る）を含む光形像可能な系を含む。ここで、光形像可能
な材料系は、実質的に露光に対して不活性の有機ポリマ
ー母体内に位置している。選択された領域における露光
による材料への情報の書き込み中、モノマーは、露出さ
れた領域においてポリマー化される。誘導されたポリマ
ー化で生じるモノマー濃度の低下に起因して、材料の暗
い露出されていない領域からのモノマーは、露出された
領域へ拡散する。ポリマー化とその結果生じる濃度勾配
は、屈折率変化を作り出し、データを表すホログラムを
形成する。典型的には、次に、この系は、媒体において
残りの光感度を全て破壊するフラッド硬化露出で固定さ
れる。（記録メカニズムのさらなる説明については、
“Organic Photochemical Refractive Index Image Rec
ording Systems" in Advances inPhotochemistry, Vol.
12, John Wiley & Sons (1980)を参照されたい。）こ
のタイプのほとんどのホログラフィシステムは、アクリ
ル酸塩エステル等の自由基の光活性モノマーの光モノマ
ー化に基づいている。たとえば、米国特許出願第０８／
６９８，１４２号（我々の参照 Colvin-Harris-Katz-Sc
hilling1-2-16-10）を参照されたい。この開示は、参照
によりここに含まれる。
【０００５】このような光ポリマー系は、有効な結果を
提供するが、光活性モノマーのポリマー化で生じる収縮
に起因する寸法変化を示す。また、この寸法変化は熱膨
張でも生じる。（熱膨張値の典型的な線係数は、約１０
０から約３００ｐｐｍ／℃の範囲にわたる。）これらの
寸法変化は、わずかではあるが、記録されたホログラフ
ィ回折格子を歪め、データを復元することができる忠実
度を劣化させ、それにより、ポリマーが支持できるデー
タ密度を制限する傾向がある。これらの寸法変化を克服
するためのいくつかの試みが、光形像可能な系を含む多
孔質ガラス母体を用いた実験に至った。たとえば、米国
特許第４，８４２，９６８号および第４，１８７，１１
１号や、V. I. Sukhanov et al., “Sol-Gel Porous Gl
ass as Holographic Medium," Journal of Sol-Gel Sci
ence and Technology, Vol. 8, 1111(1997)や、S. A. K
uchinskii, “Principles of hologram formation in c
apillary composites," Opt. Spectrosc., Vol. 72, N
o. 3,383 (1992)や、S. A.Kuchinskii, “The Principl
es of hologram formation in capillary composites,"
Laser Physics, Vol. 3, No. 6,1114 (1993)や、V. I.
Sukhanov, “Heterogeneous recording media," Three
-Dimentional Holography:Science, Culture, Educatio
n, SPIE Vol. 1238,226 (1989)や、V. I. Sukhanov,
“Porous Glassas a Storage medium," Optica Applica
ta, Vol. XXIV, No. 1-2,13 (1994)や、J. E. Ludman e
t al., “Very thick holographic nonspatial filteri
ng oflaser beams," Opt. Eng., Vol. 36, No.6,1700
(1997)を参照されたい。
提供するが、光活性モノマーのポリマー化で生じる収縮
に起因する寸法変化を示す。また、この寸法変化は熱膨
張でも生じる。（熱膨張値の典型的な線係数は、約１０
０から約３００ｐｐｍ／℃の範囲にわたる。）これらの
寸法変化は、わずかではあるが、記録されたホログラフ
ィ回折格子を歪め、データを復元することができる忠実
度を劣化させ、それにより、ポリマーが支持できるデー
タ密度を制限する傾向がある。これらの寸法変化を克服
するためのいくつかの試みが、光形像可能な系を含む多
孔質ガラス母体を用いた実験に至った。たとえば、米国
特許第４，８４２，９６８号および第４，１８７，１１
１号や、V. I. Sukhanov et al., “Sol-Gel Porous Gl
ass as Holographic Medium," Journal of Sol-Gel Sci
ence and Technology, Vol. 8, 1111(1997)や、S. A. K
uchinskii, “Principles of hologram formation in c
apillary composites," Opt. Spectrosc., Vol. 72, N
o. 3,383 (1992)や、S. A.Kuchinskii, “The Principl
es of hologram formation in capillary composites,"
Laser Physics, Vol. 3, No. 6,1114 (1993)や、V. I.
Sukhanov, “Heterogeneous recording media," Three
-Dimentional Holography:Science, Culture, Educatio
n, SPIE Vol. 1238,226 (1989)や、V. I. Sukhanov,
“Porous Glassas a Storage medium," Optica Applica
ta, Vol. XXIV, No. 1-2,13 (1994)や、J. E. Ludman e
t al., “Very thick holographic nonspatial filteri
ng oflaser beams," Opt. Eng., Vol. 36, No.6,1700
(1997)を参照されたい。
【０００６】たとえば、米国特許第４，８４２，９６８
号には、多孔質ガラス母体が光形像可能な系に浸され、
光形像可能な系が、母体の開放細孔中に拡散する方法が
開示されている。露光後、光形像可能な系の露出されて
いない、すなわちポリマー化されていない部分は、溶剤
で細孔から除去しなければならない。次いで、典型的
に、望ましい屈折率を提供する異なる材料が、細孔に差
し込まれる。読み出し可能なホログラムが形成されるの
は、これらのステップ後だけである。（最初の照射ステ
ップは、これらの前の母体ベースの媒体に見えない映像
を形成する傾向があったが、この見えない映像は、記録
に用いられるのと同一波長の光で破壊せずに読み出すこ
とができなかった。したがって、ホログラムが形成され
たとはみなされなかった。ここで使用されているよう
に、用語「読み出し可能なホログラム」は、記録に用い
られるのと同一波長の光で破壊せずに読み出すことがで
きるパターンを示している。）
号には、多孔質ガラス母体が光形像可能な系に浸され、
光形像可能な系が、母体の開放細孔中に拡散する方法が
開示されている。露光後、光形像可能な系の露出されて
いない、すなわちポリマー化されていない部分は、溶剤
で細孔から除去しなければならない。次いで、典型的
に、望ましい屈折率を提供する異なる材料が、細孔に差
し込まれる。読み出し可能なホログラムが形成されるの
は、これらのステップ後だけである。（最初の照射ステ
ップは、これらの前の母体ベースの媒体に見えない映像
を形成する傾向があったが、この見えない映像は、記録
に用いられるのと同一波長の光で破壊せずに読み出すこ
とができなかった。したがって、ホログラムが形成され
たとはみなされなかった。ここで使用されているよう
に、用語「読み出し可能なホログラム」は、記録に用い
られるのと同一波長の光で破壊せずに読み出すことがで
きるパターンを示している。）
【０００７】ガラス母体は、比較的厚い、たとえば１ｍ
ｍ以上の媒体の形成ばかりでなく、望ましい剛性率と構
造上の一体性を提供するが、‘９６８特許は、このよう
な母体ベースの記録媒体において出会ういくつかの実際
上の欠点を示している。特に、反応または無反応材料を
除去して読み出し可能なホログラムを達成するために、
溶剤の複雑な化学処理が必要である。これらの処理は、
商業利用の観点から望ましくなく、また、材料の好まし
くない非均一性を生じる傾向もある。
ｍ以上の媒体の形成ばかりでなく、望ましい剛性率と構
造上の一体性を提供するが、‘９６８特許は、このよう
な母体ベースの記録媒体において出会ういくつかの実際
上の欠点を示している。特に、反応または無反応材料を
除去して読み出し可能なホログラムを達成するために、
溶剤の複雑な化学処理が必要である。これらの処理は、
商業利用の観点から望ましくなく、また、材料の好まし
くない非均一性を生じる傾向もある。
【０００８】したがって、ホログラフィに適切な光記録
媒体を製作する際の進歩がなされているが、さらなる進
歩が必要とされている。詳細には、改善された化学的お
よび構造的一体性を示し、さらに比較的簡単な処理で形
成される媒体が望まれている。
媒体を製作する際の進歩がなされているが、さらなる進
歩が必要とされている。詳細には、改善された化学的お
よび構造的一体性を示し、さらに比較的簡単な処理で形
成される媒体が望まれている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の光記録媒体は、
望ましい構造上の安定性を提供し、従来の媒体より複雑
でない処理で形成することができる。詳細には、この媒
体は、光形像可能な系とポリマー先行物を混合し、次い
で元の場所に先行物を硬化させるという比較的直接的な
処理で製作される。（元の場所は、母体が、光形像可能
な系の存在時に硬化されることを示す。母体は、光記録
材料（すなわち、母体、光形像可能な系および何か他の
付加物）が、少なくとも１０6Ｐａの弾性係数を示す場
合に形成されると考えられる。硬化は、母体が、少なく
ともこの弾性係数を提供するように母体先行物を反応さ
せることを示す。）母体と光形像可能な系は、互いに対
して特定の性質を示すように選択される。まず、光形像
可能な系と母体先行物の光活性モノマーが、独立した反
応でポリマー化され、その結果、硬化ステップが，ホロ
グラム形成と干渉しない、すなわち妨げない。次に、母
体ポリマーと光形像可能な系は、（ａ）母体先行物と光
形像可能な系が実質的に溶ける、すなわち混和できる
が、（ｂ）硬化中、母体先行物がポリマー化するにつれ
て、その結果生じるポリマーと光形像可能な系が相分離
するように選択される。（分離された相は、これらが、
光形像可能な系を支配的に含むのが明瞭な領域が存在す
ることを示している。初め加えられた光形像可能な系の
少なくとも７５％が、これらの領域で見出され、これら
の明瞭な領域と母体ポリマーの間の界面領域には、変わ
る量の母体材料および光形像可能な系が含まれてい
る。）さらに、この相分離にもかかわらず、母体／光形
像可能な系は、少ない光散乱を示し、その結果、ホログ
ラフィ書き込みおよび読み出しが可能になる。
望ましい構造上の安定性を提供し、従来の媒体より複雑
でない処理で形成することができる。詳細には、この媒
体は、光形像可能な系とポリマー先行物を混合し、次い
で元の場所に先行物を硬化させるという比較的直接的な
処理で製作される。（元の場所は、母体が、光形像可能
な系の存在時に硬化されることを示す。母体は、光記録
材料（すなわち、母体、光形像可能な系および何か他の
付加物）が、少なくとも１０6Ｐａの弾性係数を示す場
合に形成されると考えられる。硬化は、母体が、少なく
ともこの弾性係数を提供するように母体先行物を反応さ
せることを示す。）母体と光形像可能な系は、互いに対
して特定の性質を示すように選択される。まず、光形像
可能な系と母体先行物の光活性モノマーが、独立した反
応でポリマー化され、その結果、硬化ステップが，ホロ
グラム形成と干渉しない、すなわち妨げない。次に、母
体ポリマーと光形像可能な系は、（ａ）母体先行物と光
形像可能な系が実質的に溶ける、すなわち混和できる
が、（ｂ）硬化中、母体先行物がポリマー化するにつれ
て、その結果生じるポリマーと光形像可能な系が相分離
するように選択される。（分離された相は、これらが、
光形像可能な系を支配的に含むのが明瞭な領域が存在す
ることを示している。初め加えられた光形像可能な系の
少なくとも７５％が、これらの領域で見出され、これら
の明瞭な領域と母体ポリマーの間の界面領域には、変わ
る量の母体材料および光形像可能な系が含まれてい
る。）さらに、この相分離にもかかわらず、母体／光形
像可能な系は、少ない光散乱を示し、その結果、ホログ
ラフィ書き込みおよび読み出しが可能になる。
【００１０】（独立した反応は、（ａ）反応は、異なる
タイプの反応中間生成物、たとえば自由基的なものに対
するイオン的なもので進み、（ｂ）中間生成物も、母体
がポリマー化される状態も、光活性モノマーの実質的な
ポリマー化（実質的なポリマー化はモノマーの２０％以
上のポリマー化を示す）を引き起こさず、（ｃ）中間生
成物も、母体がポリマー化される状態も、モノマーと母
体間の相互反応を引き起こすかまたは後でモノマーのポ
リマー化を示すかのどちらかになるモノマーの非ポリマ
ー化反応を引き起こさない、ことを示す。また、光開始
剤は、母体形成処理から実質的に生き残っている。少な
い光散乱は、ホログラム形成に使用される波長の９０°
光散乱におけるレーリー比（Ｒ90 °）が、約７×１０-3
以下であることを示している。レーリー比（Ｒθ）は、
従来知られている特性であり、M.Kerker, The Scatteri
ng of Light and Other Electromagnetic Radiation, A
cademic Press, 1969,38に説明されているように、媒体
が偏光されていない光の単位強度で照射された場合、ス
テラジアン当たり方位θの単位量だけ散乱したエネルギ
ーとして定義される。このレーリー比は、典型的に、知
られているレーリー比を有する基準材料で散乱されたエ
ネルギーとの比較によって得られる。）
タイプの反応中間生成物、たとえば自由基的なものに対
するイオン的なもので進み、（ｂ）中間生成物も、母体
がポリマー化される状態も、光活性モノマーの実質的な
ポリマー化（実質的なポリマー化はモノマーの２０％以
上のポリマー化を示す）を引き起こさず、（ｃ）中間生
成物も、母体がポリマー化される状態も、モノマーと母
体間の相互反応を引き起こすかまたは後でモノマーのポ
リマー化を示すかのどちらかになるモノマーの非ポリマ
ー化反応を引き起こさない、ことを示す。また、光開始
剤は、母体形成処理から実質的に生き残っている。少な
い光散乱は、ホログラム形成に使用される波長の９０°
光散乱におけるレーリー比（Ｒ90 °）が、約７×１０-3
以下であることを示している。レーリー比（Ｒθ）は、
従来知られている特性であり、M.Kerker, The Scatteri
ng of Light and Other Electromagnetic Radiation, A
cademic Press, 1969,38に説明されているように、媒体
が偏光されていない光の単位強度で照射された場合、ス
テラジアン当たり方位θの単位量だけ散乱したエネルギ
ーとして定義される。このレーリー比は、典型的に、知
られているレーリー比を有する基準材料で散乱されたエ
ネルギーとの比較によって得られる。）
【００１１】したがって、母体ポリマーと光形像可能な
系の実質的に均質の分散を含む傾向がある従来のポリマ
ー媒体と違って、本発明の媒体は、相分離されている
が、まだなお少ない光散乱を示す母体と光形像可能な系
を含む。この相分離を得るための選択は、例としてエア
ロゲルおよびポリマー分散液晶の技術において説明され
ているように、母体と光形像可能な系の相対特性、たと
えば可溶性と動力学に基づいている。さらに、使用され
る屈折率コントラストおよび波長等のパラメータは、レ
ーリー比に影響を与える。この媒体は、ホログラフィに
役立ち、好適には、母体は、従来のポリマーベースの媒
体で示されたように、映像形成に起因するバルク縮小の
程度を軽減するのに十分な固さになっている。せん断レ
オロジーで測定されるように少なくとも１０6Ｐａの強
度が、特に望ましく、この測定量は、書き込みに基づく
有害な光学的変化をありのままに予測するものとして使
用される。Ｎ，Ｎ−ディメチルアクリルアミドの光活性
モノマーと交差連結されたメラミン−ホルムアルデヒド
樹脂母体は、有効な硬さ、相分離およびホログラフィ特
性を提供することがわかった。
系の実質的に均質の分散を含む傾向がある従来のポリマ
ー媒体と違って、本発明の媒体は、相分離されている
が、まだなお少ない光散乱を示す母体と光形像可能な系
を含む。この相分離を得るための選択は、例としてエア
ロゲルおよびポリマー分散液晶の技術において説明され
ているように、母体と光形像可能な系の相対特性、たと
えば可溶性と動力学に基づいている。さらに、使用され
る屈折率コントラストおよび波長等のパラメータは、レ
ーリー比に影響を与える。この媒体は、ホログラフィに
役立ち、好適には、母体は、従来のポリマーベースの媒
体で示されたように、映像形成に起因するバルク縮小の
程度を軽減するのに十分な固さになっている。せん断レ
オロジーで測定されるように少なくとも１０6Ｐａの強
度が、特に望ましく、この測定量は、書き込みに基づく
有害な光学的変化をありのままに予測するものとして使
用される。Ｎ，Ｎ−ディメチルアクリルアミドの光活性
モノマーと交差連結されたメラミン−ホルムアルデヒド
樹脂母体は、有効な硬さ、相分離およびホログラフィ特
性を提供することがわかった。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の媒体は、光形像可能な系
とポリマー母体先行物を混合し、元の場所に先行物を硬
化させることにより製作される。光形像可能な系と母体
先行物の光活性モノマーは、独立した反応でポリマー化
されるように選択されるので、母体硬化ステップは、ホ
ログラム形成と干渉しない、すなわち妨げない。また、
母体ポリマーと光形像可能な系成分は、（ａ）母体先行
物と光形像可能な系が実質的に溶ける、すなわち混和で
きるが、（ｂ）硬化中、母体先行物がポリマー化するに
つれて、その結果生じるポリマーと光形像可能な系が相
分離するように選択される。この処理は、低い光散乱を
提供するように設計され、材料選択され、そのため、有
効なホログラフィが可能となる。また、ホログラフィ特
性を改善するための母体と光形像可能な系間の屈折率コ
ントラストは、屈折率コントラスト（Δｎ）およびレー
リー比の波長の傾向のように、材料選択時に考慮すべき
事柄である。
とポリマー母体先行物を混合し、元の場所に先行物を硬
化させることにより製作される。光形像可能な系と母体
先行物の光活性モノマーは、独立した反応でポリマー化
されるように選択されるので、母体硬化ステップは、ホ
ログラム形成と干渉しない、すなわち妨げない。また、
母体ポリマーと光形像可能な系成分は、（ａ）母体先行
物と光形像可能な系が実質的に溶ける、すなわち混和で
きるが、（ｂ）硬化中、母体先行物がポリマー化するに
つれて、その結果生じるポリマーと光形像可能な系が相
分離するように選択される。この処理は、低い光散乱を
提供するように設計され、材料選択され、そのため、有
効なホログラフィが可能となる。また、ホログラフィ特
性を改善するための母体と光形像可能な系間の屈折率コ
ントラストは、屈折率コントラスト（Δｎ）およびレー
リー比の波長の傾向のように、材料選択時に考慮すべき
事柄である。
【００１３】母体は、硬化ステップで母体先行物から元
の場所に形成される固体ポリマーである。前述のよう
に、母体は、光記録材料、すなわち母体材料プラス光活
性モノマー、光開始剤および／または他の付加物が、少
なくとも１０6Ｐａの弾性係数を示す場合に形成される
と考えられる。一般に、光記録材料は、せん断レオロジ
ーで測定されるように、約１０6Ｐａ乃至約１０9Ｐａ、
好適には少なくとも１０ 7Ｐａの弾性係数を示す。先行
物として、１つ以上のモノマー、１つ以上のオリゴマー
またはモノマーとオリゴマーの組み合わせとすることが
できる。さらに、１つの先行物分子か先行物分子群のど
ちらかにより、１つより多いタイプの先行物機能群とす
ることが可能である。（先行物機能群は、母体硬化中ポ
リマー化のための反応現場がある先行物分子の１グルー
プまたは複数グループである。）母体として、直線構造
に対抗するものとして、望ましい強度を提供するため
に、３次元交差連結された構造を示すことが好適であ
る。特に、交差連結された構造は、ホログラフィ記録中
ポリマーベースの媒体により典型的に示されるバルク縮
小にもっと良く耐えることができる。
の場所に形成される固体ポリマーである。前述のよう
に、母体は、光記録材料、すなわち母体材料プラス光活
性モノマー、光開始剤および／または他の付加物が、少
なくとも１０6Ｐａの弾性係数を示す場合に形成される
と考えられる。一般に、光記録材料は、せん断レオロジ
ーで測定されるように、約１０6Ｐａ乃至約１０9Ｐａ、
好適には少なくとも１０ 7Ｐａの弾性係数を示す。先行
物として、１つ以上のモノマー、１つ以上のオリゴマー
またはモノマーとオリゴマーの組み合わせとすることが
できる。さらに、１つの先行物分子か先行物分子群のど
ちらかにより、１つより多いタイプの先行物機能群とす
ることが可能である。（先行物機能群は、母体硬化中ポ
リマー化のための反応現場がある先行物分子の１グルー
プまたは複数グループである。）母体として、直線構造
に対抗するものとして、望ましい強度を提供するため
に、３次元交差連結された構造を示すことが好適であ
る。特に、交差連結された構造は、ホログラフィ記録中
ポリマーベースの媒体により典型的に示されるバルク縮
小にもっと良く耐えることができる。
【００１４】本発明における母体ポリマーを形成するた
めに企図されるポリマー化反応の例は、陽イオンエポキ
シポリマー化、陽イオンビニルエーテルポリマー化、エ
ポキシ−アミンステップポリマー化、エポキシ−メルカ
プタンステップポリマー化、（マイケル付加を介する）
非飽和エステル−メルカプタンステップポリマー化、ビ
ニル−シリコン水素化物ステップポリマー化（ハイドロ
シリレーション）、イソシアン酸塩−水酸基ステップポ
リマー化（ウレタン組成）およびイソシアン酸塩−アミ
ンステップポリマー化（尿素組成）を含む。これらの反
応のうちのいくつかは、適当な触媒で機能付与されるか
または促進される。
めに企図されるポリマー化反応の例は、陽イオンエポキ
シポリマー化、陽イオンビニルエーテルポリマー化、エ
ポキシ−アミンステップポリマー化、エポキシ−メルカ
プタンステップポリマー化、（マイケル付加を介する）
非飽和エステル−メルカプタンステップポリマー化、ビ
ニル−シリコン水素化物ステップポリマー化（ハイドロ
シリレーション）、イソシアン酸塩−水酸基ステップポ
リマー化（ウレタン組成）およびイソシアン酸塩−アミ
ンステップポリマー化（尿素組成）を含む。これらの反
応のうちのいくつかは、適当な触媒で機能付与されるか
または促進される。
【００１５】光活性モノマーは、光開始されるポリマー
化を受けることができ、母体材料との組み合わせで、本
発明の独立した反応および相分離必要条件を満足するど
んな１つのモノマーまたは複数のモノマーでも良い。適
当な光活性モノマーは、自由基反応でポリマー化するも
の、たとえば、アクリル酸塩、メタクリル酸塩、スチレ
ン、置換スチレン、ビニル ナフタリン、置換ビニル
ナフタリンおよび他のビニル誘導体等のエチレン非飽和
を含む分子を含む。また、自由基共重合できるペア系、
たとえば、マレイン酸塩と混合されたビニル エーテル
も適している。また、ビニル エーテルやエポキシ等の
陽イオン的にポリマー化できる系を使用することも可能
である。また、１つの光活性モノマー分子として、１つ
以上の機能群を含むことも可能である。
化を受けることができ、母体材料との組み合わせで、本
発明の独立した反応および相分離必要条件を満足するど
んな１つのモノマーまたは複数のモノマーでも良い。適
当な光活性モノマーは、自由基反応でポリマー化するも
の、たとえば、アクリル酸塩、メタクリル酸塩、スチレ
ン、置換スチレン、ビニル ナフタリン、置換ビニル
ナフタリンおよび他のビニル誘導体等のエチレン非飽和
を含む分子を含む。また、自由基共重合できるペア系、
たとえば、マレイン酸塩と混合されたビニル エーテル
も適している。また、ビニル エーテルやエポキシ等の
陽イオン的にポリマー化できる系を使用することも可能
である。また、１つの光活性モノマー分子として、１つ
以上の機能群を含むことも可能である。
【００１６】光活性モノマ−に加えて、媒体は、典型的
に光開始剤を含む（光開始剤と光活性モノマーは、光開
始可能な系全体の一部になる）。光開始剤は、特定の光
活性モノマーのポリマー化を開始する種の源を提供す
る。典型的に、光開始可能な系の重量に基づく０．１乃
至５ｗｔ．％光開始剤は、望ましい結果を提供する。当
業者に知られており市販されている種々の光開始剤は、
本発明における使用に適している。特に従来のレーザ源
から入手できる波長、たとえば、Ａｒ+（４５８，４８
８，５１４ｎｍ）およびＨｅ−Ｃｄレーザ（４２２ｎ
ｍ）の青色および緑色線、周波数二重化ＹＡＧレーザ
（５３２ｎｍ）の緑色線およびＨｅ−Ｎｅ（６３３ｎ
ｍ）およびＫｒ+レーザ（６４７および６７６ｎｍ）の
赤色線の、スペクトラムの可視部分の光に感度がある光
開始剤を使用するのが好適である。
に光開始剤を含む（光開始剤と光活性モノマーは、光開
始可能な系全体の一部になる）。光開始剤は、特定の光
活性モノマーのポリマー化を開始する種の源を提供す
る。典型的に、光開始可能な系の重量に基づく０．１乃
至５ｗｔ．％光開始剤は、望ましい結果を提供する。当
業者に知られており市販されている種々の光開始剤は、
本発明における使用に適している。特に従来のレーザ源
から入手できる波長、たとえば、Ａｒ+（４５８，４８
８，５１４ｎｍ）およびＨｅ−Ｃｄレーザ（４２２ｎ
ｍ）の青色および緑色線、周波数二重化ＹＡＧレーザ
（５３２ｎｍ）の緑色線およびＨｅ−Ｎｅ（６３３ｎ
ｍ）およびＫｒ+レーザ（６４７および６７６ｎｍ）の
赤色線の、スペクトラムの可視部分の光に感度がある光
開始剤を使用するのが好適である。
【００１７】また、光形像可能な系における他の付加
物、たとえば、屈折率コントラストを改善するために比
較的高いまたは低い屈折率を有する不活性拡散剤を使用
することも可能である。特定の用途の中には、逆拡散剤
…モノマーの露出誘導原子移動の方向と反対野方向に拡
散する互換材料、がある。逆拡散剤は、露出領域と非露
出領域間の屈折率コントラストをさらに強調するのに役
立つ。
物、たとえば、屈折率コントラストを改善するために比
較的高いまたは低い屈折率を有する不活性拡散剤を使用
することも可能である。特定の用途の中には、逆拡散剤
…モノマーの露出誘導原子移動の方向と反対野方向に拡
散する互換材料、がある。逆拡散剤は、露出領域と非露
出領域間の屈折率コントラストをさらに強調するのに役
立つ。
【００１８】独立したものとするために、母体先行物と
光活性モノマーのポリマー化反応は、（ａ）反応が異な
るタイプの反応中間生成物で進められ、（ｂ）中間生成
物も、母体がポリマー化される状態も、光活性モノマー
の実質的なポリマー化を引き起こさず、（ｃ）中間生成
物も、母体がポリマー化される状態も、（モノマーと母
体間の）相互反応を引き起こすかまたは後でモノマーの
ポリマー化を示すかのどちらかになるモノマーの非ポリ
マー化反応を引き起こさない、ように選択される。項目
（ａ）によれば、母体は、イオン中間生成物の使用によ
りポリマー化されている場合、自由基反応の使用により
光活性モノマーをポリマー化するのに適している。しか
しながら、項目（Ｂ）によれば、イオン中間生成物は、
光活性モノマーの実質的なポリマー化を引き起こさな
い。他の点で独立している２つの反応は、両方とも１つ
の反応条件で進められる場合は、本発明の目的に関して
独立していない。項目（ｃ）によれば、たとえば、塩基
が接触作用を受ける母体ポリマー化は、モノマーのポリ
マー化が独立した反応で実行される場合でさえ、光活性
モノマーが塩基に応じて非ポリマー化反応を経験する時
に実行されない。さらに、光開始剤は、実質的に、母体
組成にもかかわらず残る。
光活性モノマーのポリマー化反応は、（ａ）反応が異な
るタイプの反応中間生成物で進められ、（ｂ）中間生成
物も、母体がポリマー化される状態も、光活性モノマー
の実質的なポリマー化を引き起こさず、（ｃ）中間生成
物も、母体がポリマー化される状態も、（モノマーと母
体間の）相互反応を引き起こすかまたは後でモノマーの
ポリマー化を示すかのどちらかになるモノマーの非ポリ
マー化反応を引き起こさない、ように選択される。項目
（ａ）によれば、母体は、イオン中間生成物の使用によ
りポリマー化されている場合、自由基反応の使用により
光活性モノマーをポリマー化するのに適している。しか
しながら、項目（Ｂ）によれば、イオン中間生成物は、
光活性モノマーの実質的なポリマー化を引き起こさな
い。他の点で独立している２つの反応は、両方とも１つ
の反応条件で進められる場合は、本発明の目的に関して
独立していない。項目（ｃ）によれば、たとえば、塩基
が接触作用を受ける母体ポリマー化は、モノマーのポリ
マー化が独立した反応で実行される場合でさえ、光活性
モノマーが塩基に応じて非ポリマー化反応を経験する時
に実行されない。さらに、光開始剤は、実質的に、母体
組成にもかかわらず残る。
【００１９】相分離特性を提供するために、光形像可能
な系成分と母体先行物（およびその結果生じるポリマ
ー）は、母体と光形像可能な系に基づいて選択される。
当業者に知られているガイドラインは、たとえば、ポリ
マー散乱した液晶（ＰＤＬＣ）の文献に示されている。
ＰＤＬＣ論文については、P.Drzaic, Liquid Crystal D
ispersions, in Series on Liquid Crystals, Vol. 1,
World Scientific (1995)や、J.W.Doane, “Polymer Di
spersed Liquid Crystal Displays", in LiquidCrystal
s-Applications and Uses, Vol. 1, 361-395, World Sc
ientific (1990)を参照されたい。これらの開示は、参
照によりこれに含まれる。ポリマーの相分離によるポリ
マー母体における液晶の分散を達成するための要件は、
本質的に、本発明によるポリマー母体における光形像可
能な系の明瞭な領域を得るための要件と同じである。元
の位置におけるオリゴマーのポリマー化で誘導される相
分離は、Drzaic, supra, at pages 31-47 and 75-92、
この後者の部分は関連した動的要件を論じている、およ
び、Doane, supra, at page 364で論じられている。引
例に示されているように、光形像可能な系の明瞭な領域
の最終的なサイズは、領域の形成速度、拡散による領域
の成長、および、ポリマー母体が構造全体中に閉じ込め
られるメカニズムを含む多くの要因によって決まるだろ
う。たとえば、早いポリマー化は、領域の早い形成と母
体相の硬度の早い増加とに起因して、領域が小さくなる
傾向がある。さらに、ドーン（Ｄｏａｎｅ）は、３７８
−３８３ページで、光散乱による相分離と屈折率コント
ラストの影響について述べている。
な系成分と母体先行物（およびその結果生じるポリマ
ー）は、母体と光形像可能な系に基づいて選択される。
当業者に知られているガイドラインは、たとえば、ポリ
マー散乱した液晶（ＰＤＬＣ）の文献に示されている。
ＰＤＬＣ論文については、P.Drzaic, Liquid Crystal D
ispersions, in Series on Liquid Crystals, Vol. 1,
World Scientific (1995)や、J.W.Doane, “Polymer Di
spersed Liquid Crystal Displays", in LiquidCrystal
s-Applications and Uses, Vol. 1, 361-395, World Sc
ientific (1990)を参照されたい。これらの開示は、参
照によりこれに含まれる。ポリマーの相分離によるポリ
マー母体における液晶の分散を達成するための要件は、
本質的に、本発明によるポリマー母体における光形像可
能な系の明瞭な領域を得るための要件と同じである。元
の位置におけるオリゴマーのポリマー化で誘導される相
分離は、Drzaic, supra, at pages 31-47 and 75-92、
この後者の部分は関連した動的要件を論じている、およ
び、Doane, supra, at page 364で論じられている。引
例に示されているように、光形像可能な系の明瞭な領域
の最終的なサイズは、領域の形成速度、拡散による領域
の成長、および、ポリマー母体が構造全体中に閉じ込め
られるメカニズムを含む多くの要因によって決まるだろ
う。たとえば、早いポリマー化は、領域の早い形成と母
体相の硬度の早い増加とに起因して、領域が小さくなる
傾向がある。さらに、ドーン（Ｄｏａｎｅ）は、３７８
−３８３ページで、光散乱による相分離と屈折率コント
ラストの影響について述べている。
【００２０】たとえば、有機エアロゲルは、ペカラ（Ｐ
ｅｋａｌａ）の米国特許第５，０８１，１６３号や、G.
Ruben and R.Pekala, “High Resolution TEM of Organ
ic Aerogels and Inorganic Aerogels," Mat.Res.Soc.S
ymp.Proc., Vol. 180,785 (1990)や、L.Hrubesh and R.
Pekala, “Thermal Properties of organic and inorga
nic aerogels," J.Mater.Res., Vol. 9, No. 3,731 (19
94)や、R.Pekala et al., “A Comparison of Mechanic
al Properties and Scaling Law Relationships for Si
lica Aerogels and Their Organic Counterparts," Ma
t.Res.Soc.Symp.Proc., Vol. 207,197 (1991)に説明さ
れている。これらの開示は、参照によりこれに含まれ
る。これらの有機エアロゲルは、本発明の媒体のポリマ
ー母体として役立ち、また、多孔質母体構造を形成する
能力に起因して相分離に役立つ。たとえば、米国特許第
第５，０８１，１６３号の第６欄第４１〜５９行目に説
明されているように、エアロゲルの製作は、溶剤充填孔
を含み、続いて溶剤を除去して、エアロゲルの空気充填
孔特性を含む母体の形成を包含する。しかしながら、本
発明では、これらの孔内に光形像可能な系を保持するの
が望ましい。ＰＤＬＣの技術で発見された相分離ガイド
ラインを伴うエアロゲル製作の標準的な方法は、このよ
うな構造を提供する際に有効である。光形像可能な系の
領域を含むこのような有機エアロゲル母体の形成は、以
下の例に示される。母体先行物から独立したメカニズム
でポリマー化する光活性モノマーを提供し、母体ポリマ
ー化に基づいて相分離するように母体先行物と光形像可
能な系を選択することによって、エアロゲルの母体構造
の形成過程との干渉は軽減される。それにより、ホログ
ラフィ媒体に望ましい構造（すなわち、光形像可能な系
の明瞭な領域）が得られる。
ｅｋａｌａ）の米国特許第５，０８１，１６３号や、G.
Ruben and R.Pekala, “High Resolution TEM of Organ
ic Aerogels and Inorganic Aerogels," Mat.Res.Soc.S
ymp.Proc., Vol. 180,785 (1990)や、L.Hrubesh and R.
Pekala, “Thermal Properties of organic and inorga
nic aerogels," J.Mater.Res., Vol. 9, No. 3,731 (19
94)や、R.Pekala et al., “A Comparison of Mechanic
al Properties and Scaling Law Relationships for Si
lica Aerogels and Their Organic Counterparts," Ma
t.Res.Soc.Symp.Proc., Vol. 207,197 (1991)に説明さ
れている。これらの開示は、参照によりこれに含まれ
る。これらの有機エアロゲルは、本発明の媒体のポリマ
ー母体として役立ち、また、多孔質母体構造を形成する
能力に起因して相分離に役立つ。たとえば、米国特許第
第５，０８１，１６３号の第６欄第４１〜５９行目に説
明されているように、エアロゲルの製作は、溶剤充填孔
を含み、続いて溶剤を除去して、エアロゲルの空気充填
孔特性を含む母体の形成を包含する。しかしながら、本
発明では、これらの孔内に光形像可能な系を保持するの
が望ましい。ＰＤＬＣの技術で発見された相分離ガイド
ラインを伴うエアロゲル製作の標準的な方法は、このよ
うな構造を提供する際に有効である。光形像可能な系の
領域を含むこのような有機エアロゲル母体の形成は、以
下の例に示される。母体先行物から独立したメカニズム
でポリマー化する光活性モノマーを提供し、母体ポリマ
ー化に基づいて相分離するように母体先行物と光形像可
能な系を選択することによって、エアロゲルの母体構造
の形成過程との干渉は軽減される。それにより、ホログ
ラフィ媒体に望ましい構造（すなわち、光形像可能な系
の明瞭な領域）が得られる。
【００２１】動的要件に加えて、濃度、分子重量および
硬化条件等の変数も、相分離にかなりの影響を及ぼし、
したがって、これらの変数は、望ましい結果を提供する
ように調整される。また、母体と光形像可能な系間の屈
折率コントラストも、媒体のホログラフィ特性を改善す
るために材料を選択する場合の要件となる。また、屈折
率コントラストと使用される特定波長も、レーリー比に
影響を及ぼす。
硬化条件等の変数も、相分離にかなりの影響を及ぼし、
したがって、これらの変数は、望ましい結果を提供する
ように調整される。また、母体と光形像可能な系間の屈
折率コントラストも、媒体のホログラフィ特性を改善す
るために材料を選択する場合の要件となる。また、屈折
率コントラストと使用される特定波長も、レーリー比に
影響を及ぼす。
【００２２】その結果生じる媒体は、ポリマー母体と光
形像可能な系を含み、この母体と光形像可能な系は相分
離されるため、光形像可能な系を支配的に含む明瞭な領
域が存在すると共に、ホログラム形成に使用される波長
の９０°光散乱のレーリー比（Ｒ90 °）は、前述のよう
に約７×１０-3以下になる。（このレーリー比は、媒体
におけるホログラム形成前（母体硬化後）とホログラム
形成後の両方でわかる。）一般に、約５０ｎｍ以下の最
大寸法を有する光形像可能な系の明瞭な領域は、この少
ない光散乱を達成するのに適している。好適には、光形
像可能な系の明瞭な領域の少なくとも一部は、少なくと
も１つの他の領域に連結されており、この相互連結によ
り、光活性モノマーは、ホログラム形成中に一方の領域
から他方の領域へより容易に拡散することが可能とな
る。フラッド硬化の速度は、母体中にモノマーがほとん
どなく、領域間の容易な拡散を示唆したことが観測され
た。しかしながら、領域のサイズ、領域の相互連結、お
よび光散乱の特定レベルは、有効なホログラフィ特性を
達成するための二次的なものである。したがって、領域
サイズおよび相互連結と、光散乱は、母体および光形像
可能な形の特定成分に基づいて変わる傾向がある。
形像可能な系を含み、この母体と光形像可能な系は相分
離されるため、光形像可能な系を支配的に含む明瞭な領
域が存在すると共に、ホログラム形成に使用される波長
の９０°光散乱のレーリー比（Ｒ90 °）は、前述のよう
に約７×１０-3以下になる。（このレーリー比は、媒体
におけるホログラム形成前（母体硬化後）とホログラム
形成後の両方でわかる。）一般に、約５０ｎｍ以下の最
大寸法を有する光形像可能な系の明瞭な領域は、この少
ない光散乱を達成するのに適している。好適には、光形
像可能な系の明瞭な領域の少なくとも一部は、少なくと
も１つの他の領域に連結されており、この相互連結によ
り、光活性モノマーは、ホログラム形成中に一方の領域
から他方の領域へより容易に拡散することが可能とな
る。フラッド硬化の速度は、母体中にモノマーがほとん
どなく、領域間の容易な拡散を示唆したことが観測され
た。しかしながら、領域のサイズ、領域の相互連結、お
よび光散乱の特定レベルは、有効なホログラフィ特性を
達成するための二次的なものである。したがって、領域
サイズおよび相互連結と、光散乱は、母体および光形像
可能な形の特定成分に基づいて変わる傾向がある。
【００２３】以下の例に示されるように、Ｎ，Ｎ−ディ
メチルアクリルアミドの光活性モノマーと交差連結され
た交差連結されたメラミン−ホルムアルデヒド樹脂母体
は、（上記に引用した引例で説明されているように）有
機エアロゲルを容易に形成し、望ましい硬さ、相分離お
よびホログラフィ特性を提供することがわかった。本発
明は、典型的なもののつもりである以下の例でさらに明
快にされる。
メチルアクリルアミドの光活性モノマーと交差連結され
た交差連結されたメラミン−ホルムアルデヒド樹脂母体
は、（上記に引用した引例で説明されているように）有
機エアロゲルを容易に形成し、望ましい硬さ、相分離お
よびホログラフィ特性を提供することがわかった。本発
明は、典型的なもののつもりである以下の例でさらに明
快にされる。
【００２４】例１ 光記録材料は、以下の方法で作られた。光形像可能な系
は、０．３４ｍｌのＮ，Ｎ−ディメチルアクリルアミド
モノマー（光活性モノマー）と、０．１０ｍｌのフェ
ニルナフタリン（拡散剤）と、０．０８３ｇの光開始剤
−２回（シクロペンタジェニル）２回［２，６−ディフ
ルオロ−３（１−Ｈ−ピロール−１−基）フェニル］チ
タニウム（チバ−ガイギーＣ６７８４５）とを混合する
ことにより形成された。（これらの量は、約１０ｗｔ．
％モノマーと約７ｗｔ．％フェニルナフタリンを提供し
た。）光形像可能な系に、２．５ｍｌのポリ（メラミン
−コ−ホルムアルデヒド）メチル化樹脂（アルドリッチ
ケミカル社から入手される）が加えられた。続いて、
樹脂の硬化を開始させるために、０．１２５ｍｌの濃塩
酸が添加され、次いで、この混合物が、Ｋｒａｚｙ（登
録商標）にかわで密閉されたテフロンプラグを備えた
７．５ｍｍ酸化ジルコニウムＮＭＲ（核磁気共鳴）回転
体内に置かれた。プラグは、硬化中の揮発性生成物の減
りを防ぐ。材料は、５８℃で一晩（約１８時間）で硬化
した。
は、０．３４ｍｌのＮ，Ｎ−ディメチルアクリルアミド
モノマー（光活性モノマー）と、０．１０ｍｌのフェ
ニルナフタリン（拡散剤）と、０．０８３ｇの光開始剤
−２回（シクロペンタジェニル）２回［２，６−ディフ
ルオロ−３（１−Ｈ−ピロール−１−基）フェニル］チ
タニウム（チバ−ガイギーＣ６７８４５）とを混合する
ことにより形成された。（これらの量は、約１０ｗｔ．
％モノマーと約７ｗｔ．％フェニルナフタリンを提供し
た。）光形像可能な系に、２．５ｍｌのポリ（メラミン
−コ−ホルムアルデヒド）メチル化樹脂（アルドリッチ
ケミカル社から入手される）が加えられた。続いて、
樹脂の硬化を開始させるために、０．１２５ｍｌの濃塩
酸が添加され、次いで、この混合物が、Ｋｒａｚｙ（登
録商標）にかわで密閉されたテフロンプラグを備えた
７．５ｍｍ酸化ジルコニウムＮＭＲ（核磁気共鳴）回転
体内に置かれた。プラグは、硬化中の揮発性生成物の減
りを防ぐ。材料は、５８℃で一晩（約１８時間）で硬化
した。
【００２５】硬化した材料の構造の特性を調べるため
に、固体ＮＭＲ試験が行なわれた。この試験は、硬化し
た材料が、９．６ｎｍの寸法を有しかつ領域間が２０．
７ｎｍの支配的にＮ，Ｎ−ディメチルアクリルアミド
モノマーの明瞭な領域を含んで相分離されたことを示し
た。
に、固体ＮＭＲ試験が行なわれた。この試験は、硬化し
た材料が、９．６ｎｍの寸法を有しかつ領域間が２０．
７ｎｍの支配的にＮ，Ｎ−ディメチルアクリルアミド
モノマーの明瞭な領域を含んで相分離されたことを示し
た。
【００２６】例２ 本発明にしたがって形成された媒体のホログラフィ特性
が測定された。材料は例１にしたがって作られたが、塩
酸の添加による混合物が、液体を保持するためにガスケ
ットを用いた２枚のガラス板の間に置かれた。硬化が例
１のように行なわれた。硬化後、材料の厚さは約０．５
ｎｍになった。
が測定された。材料は例１にしたがって作られたが、塩
酸の添加による混合物が、液体を保持するためにガスケ
ットを用いた２枚のガラス板の間に置かれた。硬化が例
１のように行なわれた。硬化後、材料の厚さは約０．５
ｎｍになった。
【００２７】ホログラフィ記録は、前述の知られている
方法で行なわれた。ホログラフィ記録のための基準ビー
ムと信号ビームが、５３２ｎｍの波長の光を発生するコ
ヒーレントポンプされたＹＡＧレーザより供給された。
この２つのビームは、媒体の表面と直角の光線が２つの
ビームを二分するように、媒体に向けられた。ビーム間
の１／２角度は、（周知の関係ｄ＝λ／｛（ｎ）（２ｓ
ｉｎ（θ）｝にしたがう）回折格子のｄ間隔を変化させ
るように変えられた。その結果生じた干渉パターンは、
０．９の回折格子可視度を持った。（回折格子可視度
は、技術上知られており、２Ｅ0 Ｅ1 ／Ｅ0 2＋Ｅ1 2の値
として定義される。ここで、Ｅ0 およびＥ 1 は、それぞ
れ、２ビームの各々に関する場の振幅を表す。）
方法で行なわれた。ホログラフィ記録のための基準ビー
ムと信号ビームが、５３２ｎｍの波長の光を発生するコ
ヒーレントポンプされたＹＡＧレーザより供給された。
この２つのビームは、媒体の表面と直角の光線が２つの
ビームを二分するように、媒体に向けられた。ビーム間
の１／２角度は、（周知の関係ｄ＝λ／｛（ｎ）（２ｓ
ｉｎ（θ）｝にしたがう）回折格子のｄ間隔を変化させ
るように変えられた。その結果生じた干渉パターンは、
０．９の回折格子可視度を持った。（回折格子可視度
は、技術上知られており、２Ｅ0 Ｅ1 ／Ｅ0 2＋Ｅ1 2の値
として定義される。ここで、Ｅ0 およびＥ 1 は、それぞ
れ、２ビームの各々に関する場の振幅を表す。）
【００２８】１ｍＷ ＨｅＮｅレーザ（６３２ｎｍ）
が、媒体の光反応を引き起こすことなく回折格子形成の
初期段階のリアルタイム監視を提供した。ＨｅＮｅプロ
ーブビームによる回折量の大きさは、質的にホログラム
強度に比例したが、量的に正確な量ではなかった。
（０．００２度分解能を有する）クリンガー回転ステー
ジを使用して媒体角度を漸増的に進め、次いでシリコン
ダイオード検出器を使用してサンプルからの回折光を監
視することにより、ホログラムの角度依存性が測定され
た。最終的な回折効率が、基準ビームに対して測定され
た最大回折から算出され、図２に表されている。図３
は、書き込み中に行なわれたリアルタイム監視からの屈
折率コントラストを示す。（回折効率は、知られている
方法を用いて対応するΔｎに変換された。）
が、媒体の光反応を引き起こすことなく回折格子形成の
初期段階のリアルタイム監視を提供した。ＨｅＮｅプロ
ーブビームによる回折量の大きさは、質的にホログラム
強度に比例したが、量的に正確な量ではなかった。
（０．００２度分解能を有する）クリンガー回転ステー
ジを使用して媒体角度を漸増的に進め、次いでシリコン
ダイオード検出器を使用してサンプルからの回折光を監
視することにより、ホログラムの角度依存性が測定され
た。最終的な回折効率が、基準ビームに対して測定され
た最大回折から算出され、図２に表されている。図３
は、書き込み中に行なわれたリアルタイム監視からの屈
折率コントラストを示す。（回折効率は、知られている
方法を用いて対応するΔｎに変換された。）
【００２９】さらに、夜通しのフラッド照射が、サンプ
ル上の可視光スペクトラムにおける１０ｍＷ／ｃｍ2を
提供するようにろ波されたキセノンランプを用いて行な
われた。図４は、回折格子が、夜通しの照射によりふち
にだけ影響を与えたことを示している。本発明の他の実
施例は、ここに開示された本発明の詳述と実施方法の考
察から当業者に明らかになるだろう。
ル上の可視光スペクトラムにおける１０ｍＷ／ｃｍ2を
提供するようにろ波されたキセノンランプを用いて行な
われた。図４は、回折格子が、夜通しの照射によりふち
にだけ影響を与えたことを示している。本発明の他の実
施例は、ここに開示された本発明の詳述と実施方法の考
察から当業者に明らかになるだろう。
【図１】ホログラフィシステムの基本的特徴を示す図で
ある。
ある。
【図２】本発明の媒体の回折効率を示す図である。
【図３】本発明の媒体における屈折率コントラストのリ
アルタイム監視を示す図である。
アルタイム監視を示す図である。
【図４】本発明の媒体に書き込まれるホログラムの安定
性を示す図である。
性を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 メアリー エレン ガルヴィン−ドノグヒ ュー アメリカ合衆国 08560 ニュージャーシ ィ，タイタスヴィル，ルパイン レーン ８ (72)発明者 トーマス クサビエル ニーナン アメリカ合衆国 02215 マサチューセッ ツ，ボストン，セント．メアリー ストリ ート 71 (72)発明者 サンジェイ パテル アメリカ合衆国 07974 ニュージャーシ ィ，ニュープロヴィデンス，ホルメス オ ーヴァル サウス 24
Claims (20)
- 【請求項１】 ポリマー母体と、光活性モノマーを含む
光形像可能な系とを含み、 前記母体と光形像可能な系は相分離されて、ホログラム
形成に有効な波長の９０゜光散乱における約７×１０-3
以下のレーリー比を示し、 前記ポリマー母体は、光活性モノマーがポリマー化され
る反応から独立したポリマー化反応によって形成するこ
とができる光記録媒体。 - 【請求項２】 請求項１記載の光記録媒体において、光
形像可能な系は、さらに光開始剤を含む光記録媒体。 - 【請求項３】 請求項１記載の光記録媒体において、光
形像可能な系は、さらに逆拡散剤を含む光記録媒体。 - 【請求項４】 請求項１記載の光記録媒体において、ポ
リマー母体は、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂からな
る光記録媒体。 - 【請求項５】 請求項４記載の光記録媒体において、光
形像可能な系は、Ｎ，Ｎ−ディメチルアクリルアミド
モノマーからなる光記録媒体。 - 【請求項６】 請求項５記載の光記録媒体において、光
形像可能な系は、さらにフェニルナフタリンの逆拡散剤
を含む光記録媒体。 - 【請求項７】 光記録媒体を製作する方法であって、 ポリマー母体と、光活性モノマーからなる光形像可能な
系とからなる混合物を用意するステップと、 元の場所にポリマー母体先行物を硬化させ、ポリマー母
体を形成するステップとからなり、 硬化ステップ中、母体と光形像可能な系が相分離して、
ホログラム形成に有効な波長の９０゜光散乱における約
７×１０-3以下のレーリー比を示し、ポリマー母体は、
光活性モノマーをポリマー化することができる反応から
独立した反応によってポリマー化される方法。 - 【請求項８】 請求項７記載の方法において、光形像可
能な系は、さらに光開始剤を含む方法。 - 【請求項９】 請求項７記載の方法において、光形像可
能な系は、さらに逆拡散剤を含む方法。 - 【請求項１０】 請求項７記載の方法において、ポリマ
ー母体は、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂からなる方
法。 - 【請求項１１】 請求項１０記載の方法において、光形
像可能な系は、Ｎ，Ｎ−ディメチルアクリルアミド モ
ノマーからなる方法。 - 【請求項１２】 請求項１１記載の方法において、光形
像可能な系は、さらにフェニルナフタリンの逆拡散剤を
含む方法。 - 【請求項１３】 請求項１０記載の方法において、硬化
は、混合物への酸の添加により行われる方法。 - 【請求項１４】 請求項１３記載の方法において、酸は
塩酸である方法。 - 【請求項１５】 光記録媒体の選択された領域を照射す
るステップを含み、光記録媒体は、ポリマー母体と、光
活性モノマーからなる光形像可能な系とからなるからな
る、ホログラフィのための方法であって、 照射は、光活性モノマーのポリマー化を引き起こし、 母体と光形像可能な系は相分離されて、ホログラム形成
に有効な波長の９０°光散乱における約７×１０-3以下
のレーリー比を示し、 ポリマー母体は、光活性モノマーがポリマー化される反
応から独立したポリマー化反応によって形成することが
できる方法。 - 【請求項１６】 請求項１５記載の方法において、光形
像可能な系は、さらに光開始剤を含む方法。 - 【請求項１７】 請求項１５記載の方法において、光形
像可能な系は、さらに逆拡散剤を含む方法。 - 【請求項１８】 請求項１５記載の方法において、ポリ
マー母体は、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂からなる
方法。 - 【請求項１９】 請求項１８記載の方法において、光形
像可能な系は、Ｎ，Ｎ−ディメチルアクリルアミド モ
ノマーからなる方法。 - 【請求項２０】 請求項１９記載の方法において、光形
像可能な系は、さらにフェニルナフタリンの逆拡散剤を
含む方法。
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|---|---|---|---|
| US09/259,973 US6627354B1 (en) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | Photorecording medium, process for fabricating medium, and process for holography using medium |
| US09/259973 | 1999-03-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000250382A true JP2000250382A (ja) | 2000-09-14 |
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|---|---|---|---|
| JP2000055086A Expired - Fee Related JP3540238B2 (ja) | 1999-03-01 | 2000-03-01 | 光記録用媒体、媒体の製造方法および媒体を使用したホログラフィ方式 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1033623A3 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1626309A2 (en) | 2004-03-25 | 2006-02-15 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Hologram recording material, hologram recording method and holographic optical element |
| WO2006018986A1 (ja) * | 2004-08-18 | 2006-02-23 | Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. | ホログラフィック記録メディア、ホログラフィック記録方法およびホログラフィック情報メディア |
| JP2007132872A (ja) * | 2005-11-11 | 2007-05-31 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 記録媒体変形測定装置、変形量解析装置及び記録媒体変形測定方法 |
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| JP2014197191A (ja) * | 2013-03-08 | 2014-10-16 | 国立大学法人電気通信大学 | トリアジン環含有ハイパーブランチポリマーを含む体積ホログラム記録材料用組成物 |
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| JP4217886B2 (ja) * | 2003-06-25 | 2009-02-04 | Ｊｓｒ株式会社 | 感放射線性屈折率変化性組成物、パターン形成法および光学材料 |
| US20050058911A1 (en) * | 2003-09-17 | 2005-03-17 | Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. | Holographic recording medium, holographic recording method and holographic information medium |
| TW200532403A (en) * | 2004-02-24 | 2005-10-01 | Nippon Paint Co Ltd | Volume hologram recording photosensitive composition and its use |
| US7122290B2 (en) * | 2004-06-15 | 2006-10-17 | General Electric Company | Holographic storage medium |
| GB0416132D0 (en) * | 2004-07-19 | 2004-08-18 | Univ Cambridge Tech | Production of a sensor |
| US7897296B2 (en) * | 2004-09-30 | 2011-03-01 | General Electric Company | Method for holographic storage |
| US20060078802A1 (en) * | 2004-10-13 | 2006-04-13 | Chan Kwok P | Holographic storage medium |
| JP2006154083A (ja) * | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Toshiba Corp | ホログラム記録媒体 |
| JP2006235386A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Fuji Photo Film Co Ltd | ホログラム記録材料およびこれを用いた光記録媒体 |
| US20060199081A1 (en) * | 2005-03-04 | 2006-09-07 | General Electric Company | Holographic storage medium, article and method |
| JP4633562B2 (ja) * | 2005-07-06 | 2011-02-16 | 大日本印刷株式会社 | 体積型ホログラム感光性組成物 |
| JP2009086299A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Fujifilm Corp | 重合性基を有する色素を含む２光子吸収光記録媒体 |
| PL2317511T3 (pl) * | 2009-11-03 | 2012-08-31 | Bayer Materialscience Ag | Formulacje fotopolimerowe z nastawialnym mechanicznym modułem Guv |
| CN102741925B (zh) * | 2009-11-03 | 2015-12-16 | 拜尔材料科学股份公司 | 生产全息膜的方法 |
| US8889322B2 (en) * | 2009-11-03 | 2014-11-18 | Bayer Materialscience Ag | Photopolymer formulation having different writing comonomers |
| EP2531892B1 (de) * | 2010-02-02 | 2016-01-27 | Covestro Deutschland AG | Verwendung einer photopolymer-formulierung mit triazin-basierten schreibmonomeren |
| EP2895922B1 (en) | 2012-09-17 | 2018-04-18 | Basf Se | Security elements and method for their manufacture |
| EP3134446B1 (de) * | 2014-04-25 | 2019-04-24 | Covestro Deutschland AG | Aromatische glykolether als schreibmonomere in holographischen photopolymer-formulierungen |
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| US4187111A (en) | 1977-05-31 | 1980-02-05 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Sensitized porous bodies useful for producing thick refractive index recordings |
| JPS6072927A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-04-25 | Omron Tateisi Electronics Co | 高分子マイクロレンズの製造方法 |
| JPH0690589B2 (ja) | 1984-12-14 | 1994-11-14 | ソニー株式会社 | ホログラム記録媒体 |
| EP0487086B2 (en) * | 1990-11-22 | 2008-08-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of preparing volume type phase hologram member using a photosensitive recording medium |
| US5081163A (en) | 1991-04-11 | 1992-01-14 | The United States Of America As Represented By The Department Of Energy | Melamine-formaldehyde aerogels |
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-
1999
- 1999-03-01 US US09/259,973 patent/US6627354B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-02-28 EP EP00301533A patent/EP1033623A3/en not_active Withdrawn
- 2000-03-01 JP JP2000055086A patent/JP3540238B2/ja not_active Expired - Fee Related
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