JP2005115105A - ホログラフィック記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度の平行度を有し、且つ、干渉縞記録の際に記録領域の収縮による基板の変形が小さいホログラフィック記録媒体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ホログラフィック記録媒体１０は、第１透光性基板１２及び第２透光性基板１４の間にホログラフィック記録材料層１８を有し、このホログラフィック記録材料層１８は、干渉稿が記録される記録領域２０を囲んで配置された多数の球状ビーズ１６Ａからなるスペーサ１６と一体的に形成されている。
【選択図】図２

Description

この発明はホログラフィック記録媒体及びその製造方法に関する。

従来のホログラフィック記録媒体は、一対の透光性基板の間にフォトポリマー材料と称される、液状のホログラフィック記録材料が乾燥したものを挟み込んで構成されている。

又、その製造方法は、透光性基板の上面に枠を設け、その枠内にフォトポリマー材料を注入して（溶剤が使用されている場合は、該材料内の溶剤がほぼ蒸発するまでの間乾燥させて）ゼリー状にし、これを上向きにして、透光性基板をプレス装置の下プレス台上に載置し、上プレス台側から、第２の透光性基板をプレスし、このプレス状態のまま外周部を紫外線照射して、ホログラフィック記録材料の外周部を硬化させ、取り出すものである。

上記プレスの際に、上プレス台と下プレス台との間隔を平行且つ所定の厚み（例えば１００μｍ程度）に、精密に調整しなければならない。

このため、従来は、透光性基板に光を照射し、その反射光の干渉縞を確認しながらプレス台の平行度の精度を上げて作成したり、あるいは透光性基板を含むホログラフィック記録媒体の目的の厚みのスペーサを使用してプレスしたりする手段が採られていた。

上記のように、プレス台の平行度の精度を上げたり、ホログラフィック記録媒体と同一厚みのスペーサを利用したりするために、ホログラフィック記録媒体の作成時間が長くなり、且つプレス台の平行度の精度を向上させるには限界があり、更に又、ホログラフィック記録媒体に干渉縞を記録する際に、ホログラフィック記録材料に重合収縮が起きて、透光性基板の変形を生じることがあり、この場合はホログラフィック記録前後の収縮が大きくなると、記録した情報を正確に再生することが困難となるという問題点がある。

この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で平行度の精度を向上させると共に、短時間で製造できるようにしたホログラフィック記録媒体及びその製造方法を提供することを目的とする。

又、ホログラフィック記録時にホログラフィック記録材料の重合収縮による透光性基板の変形を抑制したホログラフィック記録媒体及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、鋭意研究の結果、ホログラフィック記録材料層における、記録領域を、一対の透光性基板間のスペーサを兼ねるビーズやファイバーで取り囲むことにより、全体の平行度の精度を向上させると共に、製造が容易となり、且つ、ホログラフィック記録時にホログラフィック記録材料の重合収縮による透光性基板の変形が生じないようにできることを見出した。

即ち、以下の本発明により上記目的を達成するものである。

（１）２枚の透光性基板と、その間に挟み込まれたホログラフィック記録材料層と、このホログラフィック記録材料層に一体に埋め込まれ、前記２枚の透光性基板の間の隙間を規制する多数のビーズ及びファイバーの少なくとも一方からなるスペーサとを、有してなり、前記スペーサは、前記ホログラフィック記録層における記録領域を囲んで配置されたことを特徴とするホログラフィック記録媒体。

（２）前記スペーサは、連続した升目状に形成され、前記記録領域は、各升目内に設けられたことを特徴とする（１）のホログラフィック記録媒体。

（３）前記スペーサは、多数の球状ビーズからなることを特徴とする（１）又は（２）のホログラフィック記録媒体。

（４）前記スペーサは、複数のファイバーから構成され、前記一つの記録領域につき少なくとも１個所の、ファイバー間の接続隙間が形成されていることを特徴とする（１）又は（２）のホログラフィック記録媒体。

（５）前記スペーサは、ファイバーから構成され、該ファイバーの外周には、長手方向に間欠的に、記録領域への液状のホログラフィック記録材料の出入を可能とするくびれ部を有することを特徴とする（１）又は（２）のホログラフィック記録媒体。

（６）透光性基板上に、少なくとも一つの記録領域を囲む枠体を形成する工程と、前記枠体の内側に液状のホログラフィック記録材料を注入する工程と、前記枠体をホログラフィック記録材料から除去する前に多数のビーズ及びファイバーの少なくとも一方からなるスペーサを、前記枠体に沿って配置する工程と、前記ホログラフィック記録材料の層を上向きにして前記透光性基板を一方のプレス台に取り付ける工程と、他方のプレス台により、弾性材を介して、第２の透光性基板を前記ホログラフィック記録材料の層に押圧するプレス工程と、このプレス状態のまま、前記ホログラフィック記録材料の層の少なくとも外周部を硬化させる工程と、を有してなるホログラフィック記録媒体の製造方法。

（７）前記枠体に沿って配置されたスペーサの間に他のスペーサを配置して、前記枠体に沿って配置されたスペーサにより囲まれた領域内に複数の記録領域を区画する工程を有することを特徴とする（６）のホログラフィック記録媒体の製造方法。

本発明のホログラフィック記録媒体では、全体の平行度がプレス機の精度に依存しないので、スペーサの径のばらつきを小さくすれば、平行度を向上させることができるとともにホログラフィック記録材料層の厚みが均一となり、又、記録領域を囲んでスペーサが形成されているので、ホログラフィック記録の際の記録材料の重合収縮による基板の反りを抑制することができる。

本発明は、同径のビーズやファイバーをスペーサとして、且つ記録領域を囲んでホログラフィック記録材料層内に配置して、上記目的を達成する。

以下図１を参照して本発明の実施例１について説明する。

実施例１のホログラフィック記録媒体１０は、第１透光性基板１２と第２透光性基板１４との間に、スペーサ１６を内包するホログラフィック記録材料層１８を挟み込んで形成され、前記スペーサ１６は、前記第１及び第２透光性基板１２、１４の両者間の隙間を形成し、平行度を向上させている。又、前記スペーサ１６は、ガラス、ジルコニア等の多数の同径の球状ビーズ１６Ａからなり、前記第１及び第２透光性基板１２、１４の間のホログラフィック記録材料層１８に埋込まれ、且つ図２に示されるように格子状に配列され、升目の内部のホログラフィック記録材料層１８が記録領域２０とされている。

前記一つの記録領域２０は、１又は複数の記録用レーザビームのスポットが入るようにされている。従って、記録用レーザビームのスポット径（物体光と参照光とがホログラフィック記録材料層１８内で干渉して、干渉稿を生じる、即ち、情報が記録される領域）が１〜２ｍｍであるとすると、記録領域２０は最小でも直径１〜２ｍｍの円よりも大きく設定する。なお、記録時における記録領域２０内のホログラフィック記録材料の重合収縮を考慮すると、記録領域２０内のスポットは少ない方がよい。

前記ホログラフィック記録媒体１０では、全体の平行度が球状ビーズ１６Ａにより形成され、プレス機の精度に依存しないので、球状ビーズ１６Ａの球径のばらつきを小さくすれば、平行度を向上させることができるとともに、第１及び第２透光性基板１２、１４間の隙間、即ちホログラフィック記録材料層１８の厚みが均一となる。

前記球状ビーズ１６Ａの直径は、目的とするホログラフィック記録材料層１８の厚さに応じて選択され、ここでは、０．１〜２．０ｍｍとされる。

前記記録領域２０に干渉縞を記録する際に、ホログラフィック記録材料の重合収縮が起きるが、この重合収縮によるホログラフィック記録材料の引張りが、第１及び第２透光性基板１２、１４によって挟み込まれて固定されたスペーサ１６によって遮断されるので、これら第１及び第２透光性基板１２、１４の変形（反り）を抑えることができる。

ここで、第１、第２透光性基板１２、１４として、ホログラフィック記録再生に用いる光源波長において、光学的に平坦かつ透明な材料、例えばＢＫ７、合成石英などの光学ガラス材料や、ポリカーボネイト、ＰＭＭＡなどのプラスチック材料がある。

次に、図３及び図４に示される本発明の実施例に係るホログラフィック記録媒体３０について説明する。

このホログラフィック記録媒体３０は、前記図１に示される実施例１のホログラフィック記録媒体１０におけるスペーサ１６を、多数の同径のファイバー３２Ａからなるスペーサ３２に置き換えたものである。このファイバー３２Ａの直径は前記球状ビーズ１６Ａと同様に、例えば０．１〜２．０ｍｍとする。

他の構成は実施例１と同一であるので、同一部分に、図１又は図２に示された構成に付された符号と同一の符号を付することにより説明を省略するものとする。

この実施例２に係るホログラフィック記録媒体３０では、スペーサ３２が、例えば硬質樹脂ファイバー、ガラスファイバーを適宜長さに切断したファイバー３２Ａを格子状に並べて構成されている。

前記スペーサ３２において、各ファイバー３２Ａ間には、わずかな隙間３３が形成され、製造時（詳細後述）における液状のホログラフィック記録材料が、格子状の升目の内外へ流動できるようにされている。

この実施例２の場合は、製造時において、前記実施例１の球状ビーズ１６Ａを格子状に並べる場合と比較して、ファイバー３２Ａから構成されているので、配列作業が容易である。

又、記録領域２０に干渉縞を記録する際の重合収縮に対して、球状ビーズよりもファイバー３２Ａが、より抵抗が大きく、これによって第１及び第２透光性基板１２、１４の変形をより抑制することができる。

次に、図５、図６に示される実施例３について説明する。

上記実施例２のホログラフィック記録媒体３０は、ファイバー３２Ａを格子状に並べてスペーサ３２を構成し、その際、各ファイバー３２Ａ間に隙間３３を形成して、製造時における液状のホログラフィック記録材料の流動性を確保しているが、実施例３に係るホログラフィック記録媒体４０のスペーサ４２は、ファイバー４２Ａを隙間無く並べると共に、適宜のファイバー４２Ａに、記録領域２０への、液状のホログラフィック記録材料の流入、流出を確保するために、くびれ部４３を形成したものである。

この実施例３の場合、ファイバー４２Ａを隙間無く並べることができ、製造時の配列が容易である。又、ファイバー４２Ａが相互に接触して配置されているので、記録領域２０に干渉縞を記録する際に生じる重合収縮に対して、抵抗力が大きく、第１及び第２透光性基板１２、１４の変形を更に抑制することができる。

次に、図７を参照して、本発明の実施例４に係るホログラフィック記録媒体５０について説明する。

このホログラフィック記録媒体５０は、スペーサ５２を球状ビーズ５２Ａとファイバー５２Ｂとを混在させて構成したものである。

このようにすると、例えば図７に示されるように、記録領域２０を、球状ビーズ５２Ａの直径よりも僅かに大きい程度とする場合、即ち、一つの記録領域を一つの（レーザービーム）スポットにより照射するような場合に、図において横方向をファイバー５２Ｂにより、又縦方向を球状ビーズ５２Ａにより構成すると、短く切ったファイバーを用いる必要がなく、構成が容易となる。

次に、図８に示される、上記ホログラフィック記録媒体の製造過程について、図９のフローチャートを参照して説明する。

まず、ステップ１０１において、図８（Ａ）に示されるように、第１透光性基板１２上に枠体５４を形成し、次に、ステップ１０２に進み、前記枠体５４内に、液状のホログラフィック記録材料であるハイブリッド材料５６を注入する。

ここで、前記ハイブリッド材料５６としては、例えば特許第３０３９１６５号に示されるような、無機ガラスネットワークにフォトポリマーを充填した材料がある。

ステップ１０３に進み、前記枠体５４の内周に沿って、球状ビーズ５８を配列する。このとき、ハイブリッド材料５６中の溶剤が一定量以上蒸発すると、該ハイブリッド材料５６の粘度が増大して、球状ビーズ５８をハイブリッド材料５６内に入れることができないので、ハイブリッド材料５６を枠体５４内側に注入して直ちに球状ビーズ５８を配列するとよい（図８（Ｂ）参照）。なお、球状ビーズ５８の直径は、ここでは１００μｍとした。

次に、ステップ１０４に進み、図８（Ｃ）に示されるように、枠体５４を取り外す。このタイミングは、ハイブリッド材料５６を枠体５４の内側に注入してから約３０分後とする。この間に、ハイブリッド材料５６中の溶剤が少し蒸発して、該ハイブリッド材料５６の粘度が高くなるので、枠体５４を取り外しても、ハイブリッド材料５６は球状ビーズ５８の隙間から外側に流出してしまうことがない。

この状態でハイブリッド材料５６内の溶剤がほぼ蒸発するまで、例えば２日間乾燥させる。これにより、ハイブリッド材料５６はゼリー状になる。

次にステップ１０５において、図８（Ｄ）に示されるように、前記ゼリー状となったハイブリッド材料５６を第１透光性基板１２と共にプレス装置６０（詳細図１０参照）にセットする。

このとき、前記第１透光性基板１２及びゼリー状のハイブリッド材料５６は、ハイブリッド材料５６を上向きにして、前記プレス装置６０における下プレス台６１上に載置する。これに対して、プレス装置６０の上プレス台６２には、第２透光性基板１４を、弾性材６３を介して取り付けておく。この弾性材６３は、例えば硬質ゴム等から構成されている。

ここで、前記プレス装置６０の詳細を、図１０を参照して説明する。プレス装置６０は、台盤６４上に設置された前記下プレス台６１と、台盤６４に立設されたガイドポスト６５により上下方向移動自在に、且つ、前記下プレス台６１に対向して設けられた前記上プレス台６２と、前記上プレス台６２の、下方への移動範囲を規制するストッパー部６６と、前記上プレス台６２の、図１０において下側面に取り付けられた前記弾性材６３と、を備えて構成されている。

前記ストッパー部６６は、台盤６４に立設された支柱６６Ａと、この支柱６６Ａの上端にスペーサ部６６Ｂを介して高さ位置調節可能に取り付けられたボルト６６Ｃと、前記上プレス台６２側に取り付けられ、上プレス台６２が下降したとき前記ボルト６６Ｃに当接するブロック６６Ｄと、から構成されていて、スペーサ部６６Ｂの厚さを変更することによって、上プレス台６２の下方への移動限界を設定できるようにされている。

この実施例においては、前記ストッパー部６６は、前記弾性材６３を介して上プレス台６２に支持された第２透光性基板１４が、前記下プレス台６１上の、ゼリー状ハイブリッド材料５６に対して十分に圧着できるように、前記弾性材６３の弾性変形も考慮して、スペーサ部６６Ｂの厚さが選択されている。

図８（Ｅ）に示されるように、前記第１透光性基板１２及びゼリー状ハイブリッド材料５６に対して、上プレス台６２を降下させることにより、第２透光性基板１４を押圧させ、この状態で、ステップ１０６において、紫外線（ＵＶ）を照射し、前記ゼリー状ハイブリッド材料５６の外周部を硬化させる。

次にステップ１０７に進み、前記外周部のＵＶ硬化後に、上プレス台６２を上昇させて、一体となった第１透光性基板１２、ハイブリッド材料５６、球状ビーズ５８、第２透光性基板１４からなるホログラフィック記録媒体１０をプレス装置６０から取り出す。

取り出し後、更に必要あれば、前記外周部が硬化されたハイブリッド材料５６の内側部分にもＵＶ照射してこれを硬化させる。

上記図８及び図９に示される製造方法によって製造したホログラフィック記録媒体は、例えば第１及び第２透光性基板１２、１４として、青板ガラス基板（３５ｍｍ×７５ｍｍ×１．２ｔ：平行度及び平坦度が高精度）でホログラフィック記録媒体を作成した結果、該ホログラフィック記録媒体の全厚のばらつきは５μｍ、平行度は、０．７７μｍ／ｃｍであった。

これに対して、従来の製造方法、即ち、前記プレス装置６０における下プレス台６１、上プレス台６２間の平行度の調整、ストッパー部６６の微調整等によって、且つ、弾性材６３を用いることなく得られた最良の結果の場合でも、前記と同一の条件で全厚ばらつきが９μｍ、平行度は１．３８μｍ／ｃｍであった。

なお、上記製造方法の実施例は、スペーサとして球状ビーズ５８を用いたものであるが、この製造方法は、球状ビーズに限定されるものでなく、前記ホログラフィック記録媒体３０、４０あるいは５０におけるようにスペーサを用いてもよい。

又、上記製造方法の実施例において、液状のハイブリッド材料５６をホログラフィック記録材料として用いているが、本発明はこれに限定されるものでなく、フォトポリマー材料（溶剤無しのタイプ）を用いてもよい。この場合、図９に示されるフローチャートにおけるステップ１０４における乾燥工程が不要となる。

なお、上記各実施例において、スペーサである球状ビーズあるいはファイバーは、その直径が、ホログラフィック記録層の厚さに応じて決定され、また、ホログラフィック記録媒体の平行度の目標値に対して、ビーズ、ファイバーの材質（ガラス・ジルコニア等）やその直径のばらつきの精度によって用途毎に使い分けるとよい。

本発明の実施例１に係るホログラフィック記録媒体を示す拡大断面図 図１のII−II線に沿う断面図 本発明の実施例２に係るホログラフィック記録媒体を示す図２と同様の断面図 図３のIV−IV線相当部分の断面図 本発明の実施例３に係るホログラフィック記録媒体を示す図２と同様の断面図 図５のVI−VI線相当部分の断面図 本発明の実施例４に係るホログラフィック記録媒体を示す図２と同様の断面図 本発明の実施例に係るホログラフィック記録媒体の製造方法を示す模式図 同製造方法を示すフローチャート 同製造方法に用いるプレス装置を示す正面図

符号の説明

１０、３０、４０、５０…ホログラフィック記録媒体
１２…第１透光性基板
１４…第２透光性基板
１６、３２、４２、５２…スペーサ
１８…ホログラフィック記録材料層
２０…記録領域
３２Ａ、４２Ａ、５２Ｂ…ファイバー
３３…隙間
４３…くびれ部
１６Ａ、５２Ａ、５８…球状ビーズ
５４…枠体
５６…ハイブリッド材料
６０…プレス装置
６１…下プレス台
６２…上プレス台
６３…弾性材

Claims (7)

1. ２枚の透光性基板と、その間に挟み込まれたホログラフィック記録材料層と、このホログラフィック記録材料層に一体に埋め込まれ、前記２枚の透光性基板の間の隙間を規制する多数のビーズ及びファイバーの少なくとも一方からなるスペーサとを、有してなり、前記スペーサは、前記ホログラフィック記録層における記録領域を囲んで配置されたことを特徴とするホログラフィック記録媒体。
2. 請求項１において、
   前記スペーサは、連続した升目状に形成され、前記記録領域は、各升目内に設けられたことを特徴とするホログラフィック記録媒体。
3. 請求項１又は２において、
   前記スペーサは、多数の球状ビーズからなることを特徴とするホログラフィック記録媒体。
4. 請求項１又は２において、
   前記スペーサは、複数のファイバーから構成され、前記一つの記録領域につき少なくとも１個所の、ファイバー間の接続隙間が形成されていることを特徴とするホログラフィック記録媒体。
5. 請求項１又は２において、
   前記スペーサは、ファイバーから構成され、該ファイバーの外周には、長手方向に間欠的に、記録領域への液状のホログラフィック記録材料の出入を可能とするくびれ部を有することを特徴とするホログラフィック記録媒体。
6. 透光性基板上に、少なくとも一つの記録領域を囲む枠体を形成する工程と、
   前記枠体の内側に液状のホログラフィック記録材料を注入する工程と、
   前記枠体をホログラフィック記録材料から除去する前に多数のビーズ及びファイバーの少なくとも一方からなるスペーサを、前記枠体に沿って配置する工程と、
   前記ホログラフィック記録材料の層を上向きにして前記透光性基板を一方のプレス台に取り付ける工程と、
   他方のプレス台により、弾性材を介して、第２の透光性基板を前記ホログラフィック記録材料の層に押圧するプレス工程と、
   このプレス状態のまま、前記ホログラフィック記録材料の層の少なくとも外周部を硬化させる工程と、
   を有してなるホログラフィック記録媒体の製造方法。
7. 請求項６において、前記枠体に沿って配置されたスペーサの間に他のスペーサを配置して、前記枠体に沿って配置されたスペーサにより囲まれた領域内に複数の記録領域を区画する工程を有することを特徴とするホログラフィック記録媒体製造方法。

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