JP2009099231A - ホログラフィック記録再生方法およびホログラフィック記録再生装置 - Google Patents

ホログラフィック記録再生方法およびホログラフィック記録再生装置 Download PDF

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Abstract

【課題】コリニア方式のホログラフィック記録および再生において、再生時の再生光の縁部に生じるノイズを低減して、Ｓ／Ｎ比を向上することを目的とする。
【解決手段】レーザ光ＬＢの断面における中央を情報光ＩＢとし、情報光ＩＢの周囲に所定の隙間を空けて配置したリング状領域を参照光ＲＢとして、ホログラフィック記録媒体にレーザ光ＬＢを照射することで、ホログラフィック記録媒体１０に情報を記録し、この情報が記録されたホログラフィック記録媒体１０に、参照光ＲＢよりも内径側または外径側に広げたリング状の読出光ＯＢを照射することで情報を再生する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホログラフィック記録再生方法およびホログラフィック記録再生装置に関する。
近年、情報を高密度に記録する技術として、ホログラフィを利用した光情報記録装置（ホログラフィック記録装置）が開発されている。ホログラフィック記録は、情報が入力された情報光と、この情報光と同じ波長の参照光とを記録媒体中の記録層で重ね合わせ、そのときにできる干渉縞を記録することによって行われる。記録された情報を再生するときには、記録時の参照光と同じ波長の光を同じ角度で干渉縞に照射することで、干渉縞において情報光と同等の光を発生させる。
ホログラフィック記録装置は、従来のＣＤやＤＶＤなどのビット記録方式の光記録方式と異なり、１つの記録スポットあたりの情報量が大きく、記録再生速度の向上が期待されている。また、ホログラムの鋭い位置・角度選択性から、同一の記録材料部分に角度や位置を変えることで複数の異なる情報を記録する多重記録が可能であり、この特性を活かし記憶容量を大幅に高めることができる。
ホログラフィック記録の方式の一つとして、コリニア方式といわれるものがある。コリニア方式は、情報光と参照光とを、同じ光路を進行させる方式で、レーザ光の断面における中央を情報光とし、当該情報光の周囲のリング状領域を参照光とする。
ところで、ホログラフィック記録においては、多重記録に伴い記録材料が反応し、徐々に記録材料が収縮してしまう。そのため、情報を記録層に記録するに従い、干渉縞の向きが変化し、記録時と同じ条件で参照光を照射しても得られる再生信号の品質が低下するという問題がある。そして、コリニア方式でホログラフィック記録を行う場合、この再生信号の低下は、情報光と同等な光として干渉縞から出射されるべき再生光の縁部に現れる。
従来、このような問題を解決するためには、記録および定着時の光照射による記録材料の収縮を低く抑える必要があった。例えば、記録時の重合収縮が小さいモノマー種を用い、かつフォトポリマ中への添加量を最適化することにより、収縮率を０．１％以下に抑制することが検討されている（非特許文献１，２）。
コリニア記録技術，「日経エレクトロニクス」，日経ＢＰ，２００５年１月１７日号 Kimihiro Saito and Seiji Kobayashi, Analysis of Micro-Reflector 3-Doptical disk recording, ODS2006-WA4
しかし、収縮率を小さくするため、例えば、記録層における重合性ポリマーの量を少なくすると、再生時のＳ／Ｎ比を悪化させることになり望ましくない。
本発明は、以上のような背景に鑑みてなされたものであり、コリニア方式のホログラフィック記録および再生において、再生時の再生光の縁部に生じるノイズを低減して、Ｓ／Ｎ比を向上することを目的とする。
前記した課題を解決するための本発明のホログラフィック記録再生方法は、レーザ光の断面における中央を情報光とし、当該情報光の周囲に所定の隙間を空けて配置したリング状領域を参照光として、ホログラフィック記録媒体に前記レーザ光を照射することで、前記ホログラフィック記録媒体に情報を記録し、当該情報が記録されたホログラフィック記録媒体に、前記参照光よりも内径側または外径側に広くしたリング状の読出光を照射することで情報を再生することを特徴とする。
このような方法によれば、いわゆるコリニア方式のホログラフィック記録において、情報の再生時に、参照光より内径側または外径側に広げたリング状の読出光が照射される。仮に、情報の再生時に参照光と同じ内径および外径の読出光を照射した場合、記録層の収縮により干渉縞のブラッグ条件が記録時に比較して変化し、再生光の縁部においてノイズが発生する。このノイズは、干渉縞にブラッグ条件を満たす光が十分に照射されないことにより生じるものと考えられる。本発明においては、読出光を参照光よりも内径側または外径側に広げることにより、ブラッグ条件を満たす光を補充し、必要な光が照射されないことによるノイズを回避することができる。
前記した方法においては、前記隙間は、前記情報光の最大直径の２％以上の大きさとするのが望ましい。このように、記録時の情報光と参照光の隙間を大きくすることで、記録時の情報光と参照光をはっきりと分離し、再生光の縁部におけるノイズを少なくすることができる。
そして、前記した方法においては、前記ホログラフィック記録媒体の記録層に用いる材料として、前記情報光および前記参照光の照射により、平均屈折率が低下する材料を用いるのがより望ましい。
記録層は、通常、厚み方向にのみ収縮し、これにより記録された干渉縞の向き（傾き）が変化する。しかし、光の照射により平均屈折率が低下する特性を有する材料を記録層に用いると、再生時にホログラム読出光を記録時の参照光と同じ角度で干渉縞に照射した際に、記録媒体内部で光学的には記録時の参照光と同等の条件に近くなる。そのため、読出光を照射するときに、参照光と同じ角度で照射してもＳ／Ｎ比の低下を抑えることができる。
なお、平均屈折率とは、局所的な屈折率ではなく、系全体の屈折率の平均であり、光の照射により、局所的に物質移動による屈折率の上昇があったとしても、全体の平均として屈折率が低下する場合には、平均屈折率は低下しているということである。
記録層の平均屈折率を測定する手法としては、プリズムカプラ、エリプソメトリーによる測定を行う手法、もしくはマイケルソン干渉計、マッハツェンダ干渉計の一方の光路に記録材料を配置し、別途、記録材料が反応する波長の光を記録材料に照射することにより光路長変化から物理的収縮および平均屈折率の変化を計測する手法を用いることができる。
前記した方法において、前記読出光は、断面の光のパターンが、例えば、ランダムドットパターンまたはチェックパターンとすることができる。
前記した方法においては、前記情報の記録は、複数回の記録を、前記ホログラフィック記録媒体における重なった位置に行い、当該重なった位置における記録は、回数を重ねるごとに情報光のエネルギーを徐々に強くすることにより行い、かつ、最終回の記録の際の情報光のエネルギーが、初回の記録の際の情報光のエネルギーの１〜１０倍であるのが望ましい。
記録層の同じ箇所に、複数回情報の記録を行う多重記録においては、多重記録の初期に記録層の記録材料を使い切ってしまうと、多重記録の終わり近くでは記録材料が足りなくなるという問題がある。そのため、多重記録を行うごとに徐々に情報光のエネルギーを大きくしていくことが行われるが、その場合においても、最終回の情報光のエネルギーを初回の記録の場合の１０倍以内に抑えることで、初回に記録した干渉縞と、これに重ねて記録される干渉縞のコントラスト比を適正に抑えて初回に記録した情報を読取可能にすることができる。
前記した課題を解決する本発明は、少なくとも記録層を有するホログラフィック記録媒体に情報光および参照光を照射して情報を記録し、また、前記ホログラフィック記録媒体に読出光を照射して情報を再生するホログラフィック情報記録再生装置であって、レーザ光を出射するレーザ装置と、前記レーザ光を前記記録層に集光させる光学系と、前記レーザ光の断面に光のパターンを形成する情報入力装置と、前記レーザ装置および前記情報入力装置を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、ホログラフィック記録媒体への情報の記録時には、前記レーザ光の中央を情報光とし、当該情報光の周囲に所定の隙間を空けて配置したリング状領域を参照光として、前記パターンを形成し、ホログラフィック記録媒体からの情報の再生時には、前記参照光よりも内径側または外径側に広くしたリング状領域を読出光として、前記パターンを形成することを特徴とする。
このようなホログラフィック記録再生装置によれば、いわゆるコリニア方式のホログラフィック記録において、情報の再生時に、例えば、内径が記録時の参照光よりも小さいリング状の読出光が照射される。情報の再生時に参照光と同じ内径の読出光を照射した場合、記録層の収縮により干渉縞のブラッグ条件が記録時に比較して変化し、再生光の縁部においてノイズが発生する。このノイズは、干渉縞にブラッグ条件を満たす光が十分に照射されないことにより生じるものと考えられる。本発明においては、読出光の内径を参照光よりも小さくすることにより、ブラッグ条件を満たす光を補充し、必要な光が照射されないことによるノイズを回避することができる。
前記したホログラフィック情報記録再生装置において、前記制御装置は、前記隙間を、前記情報光の最大直径の２％以上の大きさとするのが望ましい。
そして、前記したホログラフィック情報記録再生装置において、前記制御装置は、前記読出光の断面の光のパターンを、ランダムドットパターンまたはチェックパターンとすることができる。
また、前記したホログラフィック情報記録再生装置において、前記制御装置は、複数回の記録を、前記ホログラフィック記録媒体における重なった位置に行い、当該重なった位置における記録について、回数を重ねるごとに情報光のエネルギーを徐々に強くすることにより行い、かつ、最終回の記録の際の情報光のエネルギーが、初回の記録の際の情報光のエネルギーの１〜１０倍となるように前記レーザ装置を制御するのが望ましい。
上述したように、本発明のホログラフィック記録再生方法および記録再生装置によれば、再生時の読出光を参照光より内径側または外径側に広げることで、情報を読み出す干渉縞にとってブラッグ条件を満たす光を補充し、再生時の再生光の縁部に生じるノイズを低減して、Ｓ／Ｎ比を向上することができる。
次に、本発明のホログラフィック記録再生方法およびホログラフィック記録再生装置について図面を参照しながら説明する。参照する図において、図１は、実施形態に係るホログラフィック記録再生装置の構成を情報の記録時で示す図であり、図２は、情報光および参照光の領域の一例を示す図であり、図３は、実施形態に係るホログラフィック記録再生装置の構成を情報の再生時で示す図であり、図４は、読出光の領域の一例を示す図である。
ホログラフィック記録再生装置１は、ホログラフィック記録媒体１０に情報光および参照光を照射してホログラフィック記録を行うものである。
まず、ホログラフィック記録媒体１０の構成について簡単に説明する。
ホログラフィック記録媒体１０は、樹脂製の基板１１上に記録層１２が設けられ、記録層１２の上に、適宜な厚さで記録または再生などに用いるレーザ光を実質的に透過可能な保護層１３が設けられている。ホログラフィック記録媒体１０の構成は、記録層１２が設けられていれば、この構成に限られるものではなく、これらの層の他に、反射層や、トラッキングサーボのためのサーボ層、レーザ光の波長により選択的に透過する選択反射層などを任意に設けてもよい。
記録層１２は、例えば、重合性基を有する色素からなり、光照射で重合反応が起こり高分子化するいわゆる重合性ポリマーである。記録層１２を構成する光記録組成物は、後に詳述するように、光の照射により平均屈折率が低下するものを用いるのが好ましい。
ホログラフィック記録再生装置１は、図１に示すように、レーザ装置２１から出射されたレーザ光ＬＢを、情報入力装置の一例としてのＤＭＤ素子２４で反射させて情報光ＩＢと参照光ＲＢを生成し、この情報光ＩＢと参照光ＲＢを記録層１２に集光して干渉縞Ｓとして情報を記録するものである。また、この干渉縞Ｓに対し、参照光ＲＢにほぼ相当する読出光ＯＢ（図３参照）を照射して、情報光ＩＢと等価な再生光ＰＢを生成し、この再生光ＰＢから情報を再生するものである。
このため、ホログラフィック記録再生装置１は、レーザ装置２１と、レーザ光を記録層に集光させる光学系の一例としてのコリメートレンズ２２、ミラー２３および第１対物レンズ２５と、レーザ光の断面に光のパターンを形成する情報入力装置の一例としてのＤＭＤ素子２４と、第２対物レンズ２６と、光検出器２７と、ステージ２８と、制御装置５０とを備える。
レーザ装置２１は、公知のレーザ光を出射する装置を用いることができ、高記録密度でホログラフィック記録媒体１０に情報を記録するためには、短波長のレーザ、例えば波長４０５ｎｍの青紫色レーザを用いるとよい。
コリメートレンズ２２は、レーザ光ＬＢを平行光束に収束するレンズである。
ミラー２３は、ＤＭＤ素子２４に向けてレーザ光ＬＢを照射するため、コリメートレンズ２２から出射したレーザ光ＬＢをＤＭＤ素子２４に向けて光路を変更する向きに配置されている。
ＤＭＤ素子２４は、マトリクス状に配置された複数の微小なミラー２４ａと、各ミラー２４ａの向きを切り替える切替装置２４ｂとを備えて構成されており、ミラー２３側から出射されてくる光を所定のミラー２４ａで反射させることで情報光ＩＢと参照光ＲＢを生成している。本実施形態では、外周付近のリング状領域に配置された複数のミラー２４ａの一部を所定のパターンで第１対物レンズ２５側に向け、この一部のミラー２４ａで反射されたリング状の光を参照光ＲＢとする。また、参照光ＲＢを形成する一部のミラー２４ａの内側に配置された複数のミラー２４ａの向きを、制御装置５０から入力されたデータに基づき第１対物レンズ２５側に反射する向きとそれ以外の向きに適宜設定し、この内側領域のミラー２４ａで反射された光を情報光ＩＢとする。すなわち、ＤＭＤ素子２４により、情報光ＩＢの横断面にマトリクス状に光情報が配置されることになる。
情報光ＩＢおよび参照光ＲＢは、その横断面を例示すると、図２のようになっている。図２に示すように、外側のリング状の領域が参照光ＲＢであり、参照光ＲＢとは所定の隙間を空けて内側に形成された略円形の領域が情報光ＩＢである。なお、図２において、黒で示した部分が、光る部分（光ビームが第１対物レンズ２５へ向かう画素）であり、白で示した部分が光らない部分（光ビームが第１対物レンズ２５へ向かわない画素）である。この例においては、参照光ＲＢは、図２に示したリング状の領域内において、ランダムパターンとなっている。すなわち、リング状領域内で、ランダムな位置の画素が光るように、制御装置５０により制御されている。
第１対物レンズ２５は、ＤＭＤ素子２４で反射された情報光ＩＢ、参照光ＲＢおよび読出光ＯＢ（図４参照）を、ホログラフィック記録媒体１０の記録層１２に集光するレンズである。
第２対物レンズ２６は、ホログラフィック記録媒体１０を挟んで第１対物レンズ２５の反対側に配置され、干渉縞Ｓで回折し、ホログラフィック記録媒体１０を通過した光を平行光束に変換するレンズである。
光検出器２７は、第２対物レンズ２６を通過する光の光路上に配置され、第２対物レンズを通過した再生光ＰＢの光を検出する装置である。具体的には、光検出器２７は、マトリクス状に配置された光検出部を有するもので、ＣＣＤ(Charge-Coupled Device)などにより構成される。光検出器２７は、各受光画素で受光した光の強さを電気信号に変換して制御装置５０へ出力する。
ステージ２８は、ホログラフィック記録媒体１０を支持するとともに、記録光に対し、ホログラフィック記録媒体１０を相対的に移動させるものである。ステージ２８としては、例えば、ＣＤやＤＶＤの回転支持に用いられるチャックおよび電動モータを利用することができる。
制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを有し、レーザ装置２１およびＤＭＤ素子２４を制御する装置である。制御装置５０は、図示しない、情報の記録を指示する装置、例えばパソコンや録画装置などに接続され、それらの指示に応じてＤＭＤ素子２４およびレーザ装置２１を制御してホログラフィック記録媒体１０に情報を記録する。より具体的には、制御装置５０は、記録すべき情報を情報光ＩＢの領域に相当する画素の配置としてエンコードし、この画素の配置に対応させてミラー２４ａの向きを制御する。また、制御装置５０は、光検出器２７と接続され、光検出器２７が検出した再生光ＰＢのパターンから情報をデコードしてパソコンや録画装置などに出力するようになっている。制御装置５０は、さらに、ステージ２８を駆動して、ホログラフィック記録媒体１０における記録位置または読出位置を変えることで、ホログラフィック記録媒体１０の全面に情報を記録し、また、全面から情報を再生することができる。
本実施形態において、制御装置５０は、ホログラフィック記録媒体１０への情報の記録時と再生時において、参照光ＲＢと読出光ＯＢの領域を変えるように制御する点に特徴を有する。
図２に示すように、情報の記録時において、情報光ＩＢの最大直径をＤ１としたとき、参照光ＲＢの内径Ｄ２は、直径Ｄ１よりも大きく設定され、参照光ＲＢと情報光ＩＢの間には所定の隙間が形成される。そして、参照光ＲＢの外径Ｄ３は、内径Ｄ２より大きく設定されているが、Ｄ３とＤ２の差は比較的小さく、参照光ＲＢのリングの幅は、比較的小さくなっている。一方、情報の再生時においては、図４に示すように、読出光ＯＢの内径Ｄ２′は、参照光ＲＢの内径Ｄ２よりも小さく、外径Ｄ３′は、参照光ＲＢの外径Ｄ３よりも大きく設定されている。そのため、読出光ＯＢは、参照光ＲＢに比較して、内側にも外側にも領域が広がり、幅が大きくなっている。
このように参照光ＲＢおよび読出光ＯＢを形成するため、制御装置５０は、予め参照光ＲＢおよび読出光ＯＢの領域のデータを記憶しておき、この領域内で、ランダムに明るい画素を配置する計算を行い、この画素の配置に基づき切替装置２４ｂを駆動して参照光ＲＢおよび読出光ＯＢを生成するようになっている。
なお、図４において、情報光ＩＢは、読出光ＯＢの大きさを視認しやすくするために示したもので、読出時（図３参照）においては、ＤＭＤ素子２４で反射される光に情報光ＩＢは含まれない。
参照光ＲＢと情報光ＩＢとの間に形成される隙間の大きさＡは、情報光ＩＢの最大直径Ｄ１の２％以上である。すなわち、制御装置５０に記憶された参照光ＲＢおよび情報光ＩＢの領域として隙間の大きさＡが直径Ｄ１の２％以上となるような領域形状を記憶させておくとよい。
参照光ＲＢの好ましい範囲を挙げると、記録時の参照光ＲＢの内径Ｄ２は、情報光ＩＢの最大直径Ｄ１を１としたときに、１．０８以上が好ましく、１．０９以上がより好ましく、１．０９５以上が最も好ましいこのように隙間を大きくとることで、情報光と参照光を分離して再生時のノイズを小さくすることができる。
そして、参照光ＲＢの外径Ｄ３は、情報光ＩＢの最大直径Ｄ１を１としたときに、１．３以上が好ましく、１．３５以上がより好ましく、１．４以上が最も好ましい。
また、再生時の読出光ＯＢの内径Ｄ２′は、参照光ＲＢの内径Ｄ２に比較して０．０１以上小さいことが望ましく、０．０１５以上小さいのがより好ましく、０．０２以上小さいのが最も好ましい。例えば、参照光ＲＢの内径Ｄ２が１．０８であった場合、読出光ＯＢの内径Ｄ２′がこれより０．０１小さいのであれば、内径Ｄ２′は、１．０８−１．０８×０．０１＝１．０６９２となる。このように、読出光の領域を内径側に広げることで、干渉縞Ｓでブラッグ条件を満たす光を補充して、再生光のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
そして、再生時の読出光ＯＢの外径Ｄ３′は、参照光ＲＢの外径Ｄ３に比較して０．０２以上大きいことが望ましく、０．０３以上大きいのがより好ましく、０．０４以上大きいのが最も好ましい。このように、読出光の領域を外径側に広げることで、干渉縞Ｓでブラッグ条件を満たす光を補充して、再生光のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
制御装置５０は、ホログラフィック記録媒体１０に情報を記録するに際し、公知のように複数回の記録を、ホログラフィック記録媒体１０における重なった位置に行う制御、いわゆる多重記録を行う。すなわち、ステージ２８で記録位置を変えるときに、すでに記録した干渉縞Ｓの大きさよりも少ない距離だけ記録位置を移動させ、すでに記録した干渉縞Ｓに重ねて次の干渉縞を記録するようにステージ２８、レーザ装置２１およびＤＭＤ素子２４を制御するようになっている。
この多重記録において、制御装置５０は、重なった位置における記録を、回数を重ねるごとに情報光ＩＢのエネルギーを徐々に強くすることにより行う。このエネルギーの変化はレーザ装置２１の出力の調整により行うため、情報光ＩＢのエネルギーの変化に応じて参照光ＲＢのエネルギーも同様に変化する。これにより、光記録材料が多く残っている多重記録の初期には、少ない光エネルギーで必要十分な光学的コントラストを得るとともに、多重記録の末期にも記録材料が少ない中で、十分な光学的コントラストを得ることができる。この多重記録に用いる情報光ＩＢのエネルギーは、制御装置５０により、最終回の記録の際の情報光ＩＢのエネルギーが、初回の記録の際の情報光ＩＢのエネルギーの１〜１０倍の間で制御されるようになっている。このように、最終回の記録の際の情報光ＩＢのエネルギーが、初回の記録の際の情報光ＩＢのエネルギーの１０倍以下であることで最終回まで多重記録したあとにも、初回に記録した干渉縞Ｓのコントラストを必要十分に残すことができる。
以上のように構成されたホログラフィック記録再生装置１によるホログラフィック情報の記録と再生について説明する。参照する図において、図５は、ＤＭＤ素子で参照光としてレーザ光を反射する領域での回折光の一部を強調して示した図１の拡大図であり、図６（ａ）は、ホログラフィック記録媒体が収縮する前の状態の記録媒体および干渉縞の図であり、図６（ｂ）は、ホログラフィック記録媒体が収縮した後の状態の記録媒体および干渉縞の図であり、図７は、ＤＭＤ素子で読出光としてレーザ光を反射する領域での回折光の一部を強調して示した図３の拡大図である。
ホログラフィック記録再生装置１で情報を記録する場合、制御装置５０は、ステージ２８を駆動してホログラフィック記録媒体１０の記録位置に記録光が当たるようにホログラフィック記録媒体１０を移動させる。そして、レーザ装置２１を発光させ、記録すべき情報に応じてＤＭＤ素子２４の各ミラー２４ａを駆動して、情報光ＩＢおよび参照光ＲＢを生成する。
情報光ＩＢおよび参照光ＲＢは、上述したように、それぞれ図２に示した中央領域とこの周囲のリング状領域とを占めるように形成される。具体的には、制御装置５０が、ＤＭＤ素子２４の切替装置２４ｂを駆動して、図２に示した黒点部分に対応するミラー２４ａのみについて、レーザ光ＬＢが第１対物レンズ２５に向かうように向きを制御する。この際、予め記憶していた情報光ＩＢおよび参照光ＲＢの領域のデータにしたがって情報光ＩＢと参照光ＲＢのパターンを決定することで、参照光ＲＢの内径Ｄ２と情報光ＩＢの最大直径Ｄ１の差の大きさＡが、直径Ｄ１の２％以上になる。
情報光ＩＢと参照光ＲＢの照射により、記録層１２には、干渉縞Ｓが記録される。このとき、図５に示すように、参照光ＲＢは、ＤＭＤ素子２４の各ミラー２４ａで反射することにより第１対物レンズ２５へ進行する光もあるが、同じミラー２４ａに当たった光のうち、一部は回折光となり、参照光ＲＢとは、異なる角度へ進行する。図５においては、この回折光の一部を回折光ＲＢ′として示している。
そして、この回折光ＲＢ′は、情報光ＩＢと干渉を起こし、記録層１２内で干渉縞Ｓの記録に寄与する。図５および添付した他の図面において、干渉縞Ｓを便宜的に図示した向きで表現しているが、第１対物レンズ２５から記録層１２に入る情報光ＩＢおよび参照光ＲＢは、レンズによる集光に伴い、いろいろな方向から入射するので、干渉縞Ｓは、図示した方向の縞だけではなく、各種の方向の縞が合成された複雑なものとなっている。
そのため、干渉縞Ｓは、記録層１２の平面方向（図６（ａ）における上下方向）に垂直なものだけではなく、図６（ａ）に示したように、記録層１２の平面方向に対し斜めになった成分もある。このように、記録層１２に斜めに形成された干渉縞Ｓは、干渉縞Ｓの記録に伴い、記録層１２が収縮すると、図６（ｂ）に示すように、縞の延びる方向が記録層１２の平面方向に近づくように向きが変わる。また、この収縮により、干渉縞Ｓの縞間隔も小さくなる。この干渉縞の角度および間隔の変化のため、記録時と同じ波長のレーザ光を用いた場合には、干渉縞Ｓでブラッグの反射条件を満たすレーザ光（読出光ＯＢ）の角度は変わることになる。
この角度および間隔の変化により、記録時と同じ条件、すなわち、図２に示した参照光ＲＢのパターンをそのまま読出光ＯＢとして使用しても、干渉縞Ｓでブラッグの反射条件を満たす光が十分に当たらず、再生光ＰＢ（公知のように、理想的には情報光ＩＢと同じ断面パターンの光になる）の縁部に、ノイズが発生するという問題がある。
本実施形態においては、この問題を解決するため、読出光ＯＢを、参照光ＲＢに比較して内径Ｄ２′を小さくし、外径Ｄ３′を大きくしている。すなわち、図７に参照光ＲＢの回折光ＲＢ′と読出光ＯＢの回折光ＯＢ′を重ねて示したように、読出光ＯＢの回折光ＯＢ′は、参照光ＲＢの回折光ＲＢ′の範囲を含みその内径側と外径側との両方に広い範囲の断面パターンを有する。そのため、記録層１２の収縮により干渉縞Ｓの向きが変わり、干渉縞Ｓでブラッグ条件を満たす角度が変わったとしても、読出光ＯＢおよびその回折光ＯＢ′が、参照光ＲＢおよびその回折光ＲＢ′より広い角度範囲で干渉縞Ｓに対し入射するため、その広がった分の光により干渉縞Ｓでブラッグ条件を満たす光が補充され、干渉縞Ｓで十分な回折（反射）が起こり、従来なら再生光ＰＢの縁部に生じていたノイズが減少する。
このように、本実施形態においては、読出光ＯＢの領域を参照光ＲＢの領域より内径側および外径側の双方に広げたため、記録層１２の収縮に伴う再生光ＰＢでのノイズの発生が抑制され、再生光ＰＢで高いＳ／Ｎ比を得ることができる。なお、読出光ＯＢは、参照光ＲＢより内径側または外径側の少なくとも一方に広げたリング状領域であればよい。内径側、外径側の何れに広げるべきかは、記録層１２の収縮による干渉縞Ｓの位置の変化、記録層１２の光記録材料の平均屈折率の変化などにより変わるので、使用するホログラフィック記録媒体１０に応じて実験的に確認するのがよい。
本実施形態のホログラフィック記録再生装置１において、ホログラフィック記録媒体１０への情報の記録は多重に、かつ、記録の回数を重ねるごとに情報光ＩＢのエネルギーを強くすることにより行われる。そして、情報光ＩＢのエネルギーは、最終回の記録時が初回の記録時の１０倍以下であるため、多重記録後においても、初回に記録した干渉縞Ｓのコントラストが十分に残り、情報の再生時の再生光ＰＢのＳ／Ｎ比を良好にすることができる。
以上においては、記録層１２の材料の種類を問わず、本実施形態において再生光ＰＢのＳ／Ｎ比が向上することを説明したが、記録層１２に光の照射により平均屈折率が低下するものを用いると、再生光ＰＢのＳ／Ｎ比をより向上させることができる。光の照射により記録層の平均屈折率が低下する光記録組成物を記録層に用いることで、記録層の収縮による干渉縞の角度の変化を光学的に相殺することができるからである。
光の照射により平均屈折率が低下する場合、平均屈折率の低下により、干渉縞Ｓでブラッグ反射を生じさせる条件がずれ、これにより、干渉縞Ｓの角度および間隔の記録時に対するずれを補償できる。このような補償を良好に実現するためには、αを記録前と記録後を比較した記録層の厚みの変化率、ｎ１を記録前の平均屈折率、ｎ２を記録後の平均屈折率としたとき、
光学補償量Ｃ＝（１−（ｎ２／ｎ１））／α が、
０．８≦Ｃ≦１．０
を満たす光記録組成物からなる記録層１２を有するホログラフィック記録媒体を用いるのが望ましい。なお、収縮率αは、記録前の記録層の厚みをｔ１、記録後の記録層の厚みをｔ２としたとき、α＝（ｔ１−ｔ２）／ｔ１で得られる値である。また、平均屈折率は、系全体の屈折率であり、局所的な屈折率を意味しない。
［記録層１２の光記録組成物］
ここで、記録層１２に用いる光記録用組成物について詳述する。記録層１２は、後述する実施例で示した調合例を一例とするように、下記の組成物から適宜調製して、光学補償量Ｃが、０．８≦Ｃ≦１．０となるように構成するのが望ましい。光の照射に伴い、平均屈折率が低下するようにするには、重合性モノマーとして、光の照射により平均屈折率が低下する材料を選択する方法と、重合性モノマーとは別に光の照射により吸収スペクトルが変化（消色または発色）する材料を添加する方法がある。
＜重合性モノマー＞
記録層１２に用いる光記録用組成物は、重合性基を有する色素を少なくとも１種含むことが好ましい。ここで、本発明における「色素」とは、波長３００〜２０００ｎｍの紫外光、可視光、赤外光のいずれかを吸収する化合物のことを称し、より好ましくは波長３３０〜７００ｎｍの紫外光または可視光を吸収する化合物のことを称し、さらに好ましくは３５０〜６００ｎｍの紫外光または可視光を吸収する化合物のことを称す。その際、その領域におけるモル吸光係数としては５０００以上が好ましく、１００００以上がより好ましく、２００００以上が最も好ましい。
一般に、色素の屈折率は、吸収極大波長（λｍａｘ）付近からそれより長波長な領域で高い値を取り、特にλｍａｘからλｍａｘより２００ｎｍ程長波長な領域において非常に高い値を取り、色素によっては２を超え、さらには２．５を超えるような高い値をとる。重合性基を有する色素は、好ましくは吸収スペクトルにおいて、ホログラム再生光の波長よりも１０〜２００ｎｍ短波長であるλｍａｘを有し、より好ましくは３０〜１３０ｎｍ短波長であるλｍａｘを有し、εが１００００以上であり、より好ましくは２００００以上であることが好ましい。
さらに、ホログラム再生光の波長におけるモル吸光係数εが１００以下、より好ましくは１００以下であり、０であることが最も好ましい。
重合性基を有する色素において、該重合性基としては特に制限は無いが、ラジカル重合性、カチオン重合性、もしくはアニオン重合性のいずれかであることが好ましく、ラジカル重合性またはカチオン重合性であることが好ましく、ラジカル重合性であることが特に好ましく用いられる。重合性基がラジカル重合性の時は、重合性基としてアクリル基、メタクリル基、スチリル基、ビニル基等のエチレン性不飽和基部分を有することが好ましく、アクリル基またはメタクリル基を有することがより好ましい。重合性基がカチオン重合性またはアニオン重合性の時は重合性基としてオキシラン環、オキセタン環、ビニルエーテル基、Ｎ−ビニルカルバゾール部位のいずれかを有することが好ましく、オキシラン環またはオキセタン環を有することがより好ましい。これらの重合性基は単官能であってもよいし、多官能であってもよいし、光架橋反応を利用したものであってもよい。
重合性基を有する色素のうち、色素部分として好ましくは、シアニン色素、スクワリリウムシアニン色素、スチリル色素、ピリリウム色素、メロシアニン色素、アリーリデン色素、オキソノール色素、アズレニウム色素、クマリン色素、ケトクマリン色素、スチリルクマリン色素、ピラン色素、キサンテン色素、チオキサンテン色素、フェノチアジン色素、フェノキサジン色素、フェナジン色素、フタロシアニン色素、アザポルフィリン色素、ポルフィリン色素、縮環芳香族系色素、ペリレン色素、アゾメチン色素、アントラキノン色素、金属錯体色素、アゾ色素などが挙げられ、より好ましくは、シアニン色素、スクワリリウムシアニン色素、スチリル色素、メロシアニン色素、アリーリデン色素、オキソノール色素、クマリン色素、キサンテン色素、フェノチアジン色素、縮環芳香族系色素、アゾ色素などが挙げられ、さらに好ましくは、シアニン色素、メロシアニン色素、アリーリデン色素、オキソノール色素、クマリン色素、キサンテン色素、アゾ色素などが挙げられる。
その他に「色素ハンドブック」（大河原信他編 講談社 １９８６年）、「機能性色素の化学」（大河原信他編 シーエムシー １９８１年）、「特殊機能材料」（池森忠三郎他編 シーエムシー １９８６年）に記載される色素および染料も本発明の色素部分として用いることができる。
重合性基を有する色素の一例として、好ましくは下記Ｃ−１からＣ−６が挙げられる。
Figure 2009099231
上記Ｃ１〜Ｃ６において、Ｒ１は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、スルファモイル基、アミノ基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、水酸基、カルボン酸基、スルホン酸基のいずれかを表す。中でも、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アリールオキシ基が好ましく、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基がより好ましく、水素原子、ハロゲン原子が最も好ましい。Ｒ１で表される上記置換基は更に置換基を有してもよい。
上記Ｃ１〜Ｃ６において、Ｒ２〜Ｒ４は水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基を表す。中でも水素原子、アルキル基、アリール基が好ましく、水素原子、アルキル基が好ましい。Ｒ１〜Ｒ４で表されるアルキル基、アリール基、またはヘテロ環基は更に置換基を有してよい。
但し、Ｃ−１、Ｃ−４、Ｃ−６では、Ｒ１〜Ｒ４のうち、少なくとも１つ以上は重合性基を有する置換基を持つ。Ｃ−２ではＲ１、またはＲ２のうち少なくとも一つ以上の重合性基を有する置換基を持つ。Ｃ−３、Ｃ−５では、Ｒ１〜Ｒ３のうち少なくとも１つ以上の重合性基を有する置換基を持つ。
ＸはＯ、Ｓ、Ｓｅ、Ｃ（Ｒ５）２から選ばれる構造であり、Ｒ５は水素原子、もしくはアルキル基を表す。具体的にはメチル基が挙げられる。ＹはＯ、Ｓ、またはＳｅから選ばれる。
Ｒ１〜Ｒ４で表されるアルキル基としては、炭素数１〜２０が好ましく、炭素数１〜１５がより好ましく、炭素数１〜１０が特に好ましい。このようなアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、イソブチル基、ターシャリーブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ターシャリーオクチル基、２−エチルヘキシル基、デシル基、ドデシル基、オクタデシル基などが挙げられる。これらは更に置換基を有していてもよい。
Ｒ１〜Ｒ４で表されるアリール基としては炭素数６〜１４が好ましく、炭素数６〜１０がより好ましく、炭素数６が特に好ましい。このようなアリール基としてはフェニル基、ナフチル基、アントラニル基などが挙げられる。これらは更に置換基を有していてもよい。
Ｒ１〜Ｒ４で表されるヘテロ環基としては炭素数４〜１３が好ましく、炭素数４〜１０がより好ましく、炭素数４〜５が最も好ましい。このようなヘテロ環基としてはピリジン基、チオフェン基、ピロール基、ピロリジン基、イミダゾール基、オキサゾール基、チアゾール基が挙げられる。これらは更に置換基を有していてもよい。
Ｒ１で表されるハロゲン原子としては、例えばヨウ素原子、臭素原子、塩素原子、フッ素原子などが挙げられ、これらの中でも、ヨウ素原子、臭素原子が好ましい。
Ｒ１で表されるアルコキシ基としては、炭素数１〜２０が好ましく、炭素数１〜１０がより好ましく、炭素数１〜５が特に好ましい。このようなアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、プロピオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、ターシャリーオクチルオキシ基、２−エチルヘキシルオキシ基、デシルオキシ基、ドデシルオキシ基、オクタデシルオキシ基などが挙げられる。該アルコキシ基は置換基で更に置換されていてもよい。
Ｒ１で表されるアリールオキシ基としては、炭素数６〜１２が好ましく、炭素数６がより好ましい。このようなアリールオキシ基としては、例えばフェニルオキシ基、ナフチルオキシ基、アントラニルオキシ基などが挙げられる。該アリールオキシ基は、置換基で更に置換されていてもよい。
Ｒ１で表されるアルコキシカルボニル基としては、炭素数２〜１０が好ましく、炭素数２〜７がより好ましく、炭素数２〜５が特に好ましい。このようなアルコキシカルボニル基としては、例えばメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、プロピオキシカルボニル基、ヘキシルオキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル基、ヘプチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ターシャリーオクチルオキシカルボニル基、２−エチルヘキシルオキシカルボニル基などが挙げられる。該アルキルオキシカルボニル基は置換基で更に置換されていてもよい。
Ｒ１で表されるアリールオキシカルボニル基としては、炭素数７〜１２が好ましく、炭素数７がより好ましい。このようなアリールオキシカルボニル基としては、例えばフェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基、アントラニルオキシカルボニル基などが挙げられる。該アリールオキシカルボニル基は置換基で更に置換されていてもよい。
Ｒ１で表されるカルバモイル基としては、炭素数１〜１２が好ましく、炭素数１〜６がより好ましい。このようなカルバモイル基としては、例えばメチルカルバモイル基、エチルカルバモイル基、ノルマルプロピルカルバモイル基、イソプロピルカルバモイル基、ノルマルブチルカルバモイル基、イソブチルカルバモイル基、ターシャリーブチルカルバモイル基、フェニルカルバモイル基などが挙げられる。該カルバモイル基は置換基で更に置換されていてもよい。
Ｒ１で表されるスルファモイル基としては炭素数０〜１２が好ましく、炭素数１〜６がより好ましい。このようなスルファモイル基としては、例えばメチルスルファモイル基、エチルスルファモイル基、ノルマルプロピルスルファモイル基、イソプロピルスルファモイル基、ノルマルブチルスルファモイル基、イソブチルスルファモイル基、ターシャリーブチルスルファモイル基、フェニルスルファモイル基などが挙げられる。該スルファモイル基は置換基で更に置換されていてもよい。
Ｒ１で表されるアミノ基としては炭素数０〜１２が好ましく、炭素数１〜６がより好ましい。また１置換でも２置換でもよい。このようなアミノ基としては、例えばメチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ノルマルプロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、ノルマルブチルアミノ基、イソブチルアミノ基、ターシャリーブチルアミノ基、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基などが挙げられる。該アミノ基は置換基で更に置換されていてもよい。
Ｒ１で表されるアシルオキシ基としては、炭素数２〜１２が好ましく、炭素数２〜６がより好ましい。このようなアシルオキシ基としては、例えばメチルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ノルマルプロピルカルボニルオキシ基、イソプロピルカルボニルオキシ基、ノルマルブチルカルボニルオキシ基、イソブチルカルボニルオキシ基、ターシャリーブチルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基、アクリロイルオキシ基などが挙げられる。該アシルオキシ基は置換基で更に置換されていてもよい。
Ｒ１で表されるアシルアミノ基としては、炭素数２〜１２が好ましく、炭素数２〜６がより好ましい。このようなアシルアミノ基としては、例えばメチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ノルマルプロピルカルボニルアミノ基、イソプロピルカルボニルアミノ基、ノルマルブチルカルボニルアミノ基、イソブチルカルボニルアミノ基、ターシャリーブチルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、アクリロイルアミノ基などが挙げられる。該アシルアミノ基は置換基で更に置換されていてもよい。
上記置換基としては、例えば、アルキル基、フェニル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、カルバモイル基、スルファモイル基、シアノ基、カルボン酸基、水酸基、スルホン酸基、ヘテロ環などが挙げられ、これらの置換基の中でもフェニル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、カルバモイル基、シアノ基、ヘテロ環が好ましく、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基がより好ましく、フェニル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基が特に好ましい。
上記Ｒ１〜Ｒ４に置換する好ましい重合性基としては、下記Ｐ−１からＰ−３が挙げられる。
Figure 2009099231
前記Ｐ−１からＰ−３中、Ｗは、水素原子もしくはメチル基のいずれかを表し、Ｔは、−Ｏ−、及び−ＮＲ８−のいずれかを表し、Ｒ８は、水素原子もしくはアルキル基のいずれかを表し、ｑは、０又は１の整数を表す。
前記Ｒ８におけるアルキル基の炭素数は、１〜５であることが好ましく、１〜２であることがより好ましく、１であることが特に好ましい。例えば、メチル基、エチル基などが挙げられる。これらは更に置換基を有していてもよい。
上記置換基としては、例えば、アルキル基、フェニル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、カルバモイル基、シアノ基、カルボン酸基、スルホン酸基、スルファモイル基、スルホンアミド基、オキシカルボニル基、ヘテロ環基などが挙げられ、これらの中でもアルコキシ基、アシルオキシ基、アシルアミノ基がより好ましく、アシルオキシ基、アシルアミノ基が特に好ましい。
前記一般式Ｐ−１からＰ−３のうち、Ｐ−１、Ｐ−２で表される重合性基が好ましく、Ｐ−１がより好ましい。具体的には、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、Ｎ−アクリロイルアミノ基、Ｎ−アクリロイル−Ｎ−アルキルアミノ基などが好ましい。前記置換基が、前記Ｐ−１で表される置換基であると、速やかに重合体を形成することがある。
Ｃ−１においてＲ１〜Ｒ４で表される置換基としては、Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４が水素原子、アルキル基であり、Ｒ２が重合性基を置換基として有するアルキル基であり、ＸがＯ、Ｓである場合が好ましく、更にＲ１、Ｒ３、Ｒ４が水素原子であり、Ｒ２が重合性基を置換基として有するアルキル基であり、ＸがＳである場合がより好ましい。
Ｃ−２においてＲ１〜Ｒ２で表される置換基としては、Ｒ１が重合性基を置換基として有するアルキル基、Ｒ２がアルキル基、アリール基である場合が好ましく、更にＲ１が重合性基を置換基として有するアルキル基、Ｒ２がアルキル基である場合がより好ましい。
Ｃ−３においてＲ１〜Ｒ４で表される置換基としてはＲ１、Ｒ２、Ｒ３が無置換あるいは重合性基を置換基として有するアルキル基であり、ＹがＯまたはＳである場合が好ましく、Ｒ１およびＲ２が無置換のアルキル基、Ｒ３が重合性基を置換基として有するアルキル基であり、ＹがＯである場合がより好ましい。
Ｃ４においてＲ１〜Ｒ４で表される置換基としては、Ｒ１は水素原子、アルキル基、Ｒ２はまたＲ３が重合性基を置換基として有するアルキル基、Ｒ４はアルキル基であり、ＸがＳ，Ｏ、Ｃ（Ｍｅ）２であり、ＹがＳ，Ｏである場合が好ましく、Ｒ１は水素原子、Ｒ２はまたＲ３が重合性基を置換基として有するアルキル基、Ｒ４はアルキル基であり、ＸがＯ、Ｃ（Ｍｅ）２であり、ＹがＳ，Ｏである場合ある場合がより好ましく、Ｒ１は水素原子、Ｒ２が重合性基を置換基として有するアルキル基、Ｒ３およびＲ４はアルキル基であり、ＸがＣ（Ｍｅ）２であり、ＹがＯである場合が最も好ましい。
Ｃ５においてＲ１〜Ｒ３で表される置換基としては、Ｒ１は水素原子、アルキル基、Ｒ２は重合性基を置換基として有するアルキル基、ＸはＳ，Ｏ、Ｃ（Ｍｅ）２であり、ＹはＯ、またはＳである場合が好ましく、Ｒ１は水素原子、Ｒ２は重合性基を置換基として有するアルキル基、ＸがＯ、Ｃ（Ｍｅ）２であり、ＹがＳである場合がより好ましい。
Ｃ−６においてＲ１〜Ｒ４で表される置換基としては、Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４が水素原子、アルキル基であり、Ｒ４が重合性基を置換基として有するアルキル基であり、ＸがＯ、Ｓである場合が好ましく、更にＲ１、Ｒ３、Ｒ４が水素原子であり、Ｒ４が重合性基を置換基として有するアルキル基であり、ＸがＳである場合がより好ましい。
一般式Ｃ１〜Ｃ６の中ではＣ２、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６が好ましく、Ｃ４、Ｃ５がより好ましく、Ｃ４が最も好ましい。
以下に重合性基を有する色素の具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。また、これらのモノマーは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
Figure 2009099231
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Figure 2009099231
重合性基を有する色素の光記録用組成物における含有量は、１〜４０質量％が好ましく、３〜３０質量％がより好ましい。前記含有量が１質量％未満であると、感度が低下することがあり、４０質量％を超えると多重記録特性が悪化することがある。
＜その他の重合性モノマー＞
記録層１２の光記録用組成物は、重合性基を有する色素の他に必要に応じてその他の重合性モノマーを含有しても良い。その他の重合性モノマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アクリル基やメタクリル基のような不飽和結合を有するラジカル重合性のモノマー、エポキシ環やオキセタン環のようなエーテル構造を有するカチオン重合系モノマーなどが挙げられる。これらのモノマーは、単官能であってもよいし、多官能であってもよい。また、光架橋反応を利用したものであってもよい。
前記ラジカル重合性のモノマーとしては、例えば、アクリロイルモルホリン、フェノキシエチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールＰＯ変性ジアクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、ＥＯ変性ビスフェノールＡジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ジ（ウレタン−アクリレート）オリゴマー、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ＥＯ変性グリセロールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ＥＯ変性トリメチロールプロパントリアクリレート、２−ナフト−１−オキシエチルアクリレート、２−カルバゾイル−９−イルエチルアクリレート、（トリメチルシリルオキシ）ジメチルシリルプロピルアクリレート、ビニル−１−ナフトエート、Ｎ−ビニルカルバゾール、２，４，６−トリブロモフェニルアクリレート、ペンタブロモフェニルアクリレート、フェニルチオエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレートなどが挙げられる。
前記カチオン重合型系モノマーとしては、例えば、ビスフェノールＡエポキシ樹脂、フェノールノボラックエポキシ樹脂、グリセロールトリグリシジルエーテル、１，６−ヘキサングリシジルエーテル、ビニルトリメトキシシラン、４−ビニルフェニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、特開２００７−１１９７３１号に記載の構造式（Ｍ１）〜（Ｍ６）で表される化合物などが挙げられる。これらのモノマーは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
これら重合性モノマーは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。その他の重合性モノマーを用いる場合の前記光記録用組成物中における含有量は、全重合性モノマーの固形分中、１〜４０質量％が好ましく、１〜２０質量％がより好ましい。また、本発明ではラジカル重合性モノマーが特に好ましく使用される。
＜発色もしくは消色する化合物＞
光記録用組成物は、光記録露光時もしくは定着時に発色もしくは消色する化合物を少なくとも１種含むことも好ましい。発色する化合物とは、２００〜２０００ｎｍの紫外光、可視光、赤外光の領域にて、吸収スペクトルにおいてλｍａｘが長波長化、吸光係数εが増大のいずれかが起こるような反応を示し、さらに好ましくはその両方が起こるような反応を示す化合物を意味する。また、発色反応は２００〜９００ｎｍの波長領域で起こることがより好ましく、３００〜６００ｎｍの波長領域で起こることが更に好ましい。
光記録用組成物において発色反応が進行する場合、元の状態から吸収が長波長化或いはεが増大し、かつ再生光波長に吸収を有さない発色体となることができる発色化合物を少なくとも１種含むことが好ましい。発色化合物からの発色反応は、熱反応や光反応により進行し、光反応の場合は発色化合物への光照射による直接励起で発色しても良いし、かつ／或いは増感色素への光照射により生成する増感色素励起状態からの電子移動またはエネルギー移動を利用した発色でも良い。
光記録用組成物は、再生時には、記録材料が再生光波長に吸収を有さないか、ほとんど吸収を有さないことが好ましい。
したがって、発色化合物が発色体になる際には、再生波長に吸収を有さずに、それよりも短波長側に吸収を有する発色体となることが好ましく、具体的には再生波長と再生波長から２００ｎｍ短波長な波長の間の領域に、吸収極大を有する発色体となることが好ましく、再生波長と再生波長から１５０ｎｍ短波長な波長の間の領域に吸収極大を有する発色体となることがより好ましい。また増感色素は、光記録またはその後の定着の際に分解してその吸収及び増感機能を失うことが好ましい。
増感色素としては好ましくは、波長２００〜２０００ｎｍの紫外光、可視光、赤外光のいずれかを吸収して励起状態を生成するものであり、より好ましくは波長３００〜７００ｎｍの紫外光または可視光を吸収して励起状態を生成するものである。
増感色素として好ましくはシアニン色素、スクワリリウムシアニン色素、スチリル色素、ピリリウム色素、メロシアニン色素、ベンジリデン色素、オキソノール色素、アズレニウム色素、クマリン色素、ケトクマリン色素、スチリルクマリン色素、ピラン色素、キサンテン色素、チオキサンテン色素、フェノチアジン色素、フェノキサジン色素、フェナジン色素、フタロシアニン色素、アザポルフィリン色素、ポルフィリン色素、縮環芳香族系色素、ペリレン色素、アゾメチン色素、アントラキノン色素、金属錯体色素、メタロセン色素等が挙げられ、より好ましくは、シアニン色素、スクワリリウムシアニン色素、ピリリウム色素、メロシアニン色素、オキソノール色素、クマリン色素、ケトクマリン色素、スチリルクマリン色素、ピラン色素、キサンテン色素、チオキサンテン色素、縮環芳香族系色素、金属錯体色素、メタロセン色素が挙げられ、さらに好ましくはシアニン色素、メロシアニン色素、オキソノール色素、金属錯体色素、メタロセン色素が挙げられる。なお、金属錯体色素としては特にＲｕ錯体色素が、メタロセン色素としては特にフェロセン類が好ましい。
その他に「色素ハンドブック」（大河原信他編 講談社 １９８６年）、「機能性色素の化学」（大河原信他編 シーエムシー １９８１年）、「特殊機能材料」（池森忠三郎他編 シーエムシー １９８６年）に記載される色素および染料も本発明の増感色素として用いることができる。なお、増感色素はこれらに限定されるものではなく、可視域の光に対して吸収を示す色素および染料であればどれでも用いることができる。これらの増感色素は、使用目的に応じて光源となるレーザの波長に合うように選択することができ、用途によっては２種類以上の増感色素を組み合わせて使用しても構わない。
なお、光記録用組成物をホログラム記録材料として用いる場合、材料は厚膜で使用しかつ記録光の多くが膜を透過する必要があるため、ホログラム露光波長における増感色素のモル吸光係数を小さくすることにより増感色素添加量を極力多くすることが高感度化のために好ましい。ホログラム露光波長における増感色素のモル吸光係数は１以上１００００以下であることが好ましく、１以上５０００以下であることがより好ましく、５以上２５００以下であることがさらに好ましく、１０以上１０００以下であることが最も好ましい。
また、ホログラム記録材料の記録波長光の透過率は１０〜９９％であることが好ましく、２０〜９５％であることがより好ましく、３０〜９０％であることがさらに好ましく、４０〜８５％であることが、回折効率、感度、記録密度（多重度）の点で最も好ましい。したがって、そのようになるようにホログラム記録材料の膜厚に合わせて増感色素の記録波長におけるモル吸光係数と添加モル濃度を調整することが好ましい。
また、増感色素のλｍａｘは記録光波長（或いは定着光波長）よりも短波長であることがより好ましく、記録光波長と記録光波長から１００ｎｍ短波長な範囲の間（或いは定着光波長と定着光波長から１００ｎｍ短波長な範囲の間）であることがさらに好ましい。
以下に増感色素の具体的な例を挙げるが、本発明はこれに限定されるわけではない。
Figure 2009099231
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なお、光記録波長が５３２ｎｍのＹＡＧレーザ２倍波の場合、増感色素としてはベンゾオキサゾール環を有するトリメチンシアニン色素、バツビツール酸性核を有するメロシアニン色素、ピラゾリジンジオン酸性核を有するベンジリデン色素、Ｒｕ錯体色素、フェロセン類が特に好ましく、４００〜４１５ｎｍのＧａＮやＩｎＧａＮ等のレーザの場合、ベンゾオキサゾール環を有するモノメチンシアニン色素、メロシアニン色素、Ｒｕ錯体色素、フェロセン類が特に好ましい。
増感色素の好ましい例としては他に、特開２００５−９９７５１号に記載されている。増感色素は市販品であるか、あるいは公知の方法により合成することができる。
発色成分として好ましくは、以下の組み合わせが挙げられる。これらの具体例として好ましくは、特開２００５−９９７５１号に記載されている例が挙げられる。
ｉ）酸発色型発色化合物と、さらに酸発生剤を含む組み合わせ。必要によりさらに酸増殖剤を含む組み合わせ。
酸発生剤としては、ジアリールヨードニウム塩、スルホニウム塩、ジアゾニウム塩、金属アレーン錯体、トリハロメチル置換トリアジン、スルホン酸エステルまたはイミドスルホネートが好ましく、ジアリールヨードニウム塩またはスルホニウム塩がより好ましい。好ましい具体例としては特開２００５−９９７５３号に記載されている例が挙げられる。
酸発生剤として好ましい具体例を以下に挙げるが、本発明はこれに限定されるわけではない。
Figure 2009099231
酸発色型発色化合物から生成する発色体はキサンテン色素、フルオラン色素またはトリフェニルメタン色素が好ましい。酸発色型発色化合物の特に好ましい具体例を以下に挙げるが、本発明はこれに限定されるわけではない。
Figure 2009099231
また、酸発色型発色化合物としては、酸（プロトン）付加により発色するシアニンベース（ロイコシアニン色素）も好ましく用いられる。シアニンベースの好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれに限定されるわけではない。
Figure 2009099231
Figure 2009099231
酸増殖剤としての好ましい例は、具体的には、特開２００５−１７７３０号に記載されている例が挙げられる。
ii)塩基発色型発色化合物と、塩基発生剤を含む組み合わせ、必要によりさらに塩基増殖剤を含む組み合わせ。
塩基発生剤および塩基増殖剤としては、特開２００５−１７３５４号に記載されている例が好ましく挙げられ、塩基発色型発色化合物としては、解離型アゾ色素、解離型アゾメチン色素、解離型オキソノール色素、解離型キサンテン色素、解離型フルオラン色素、解離型トリフェニルメタン型色素の非解離体が挙げられる。
塩基発色型発色化合物の特に好ましい具体例を以下に挙げるが、本発明はこれに限定されるわけではない。
Figure 2009099231
Figure 2009099231
Figure 2009099231
iii)増感色素励起状態との電子移動またはエネルギー移動により共有結合を切断する機能を有する有機化合物部位と、共有結合が切断されることで発色体となる特徴を有する有機化合物部位が共有結合している化合物を含む場合。必要によりさらに塩基を含む組み合わせ。
特に好ましい具体例を以下に挙げるが、本発明はこれに限定されるわけではない。なお、図中の矢印は共有結合の位置を表す。
Figure 2009099231
Figure 2009099231
Figure 2009099231
なお、塩基として好ましくは、トリブチルアミン、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルドデシルアミン、トリベンジルアミン、テトラベンジルエチレンジアミン、４−（ジメチルアミノ）ピリジン等が挙げられる。
iV)増感色素励起状態との電子移動により反応し、吸収形を変化させることができる化合物を含む場合。
いわゆるエレクトロクロミック化合物を好ましく用いることができる。本発明で好ましく用いられるエレクトロクロミック化合物は、ポリピロール類（好ましくは例えばポリピロール、ポリ（Ｎ−メチルピロール）、ポリ（Ｎ−メチルインドール）、ポリピロロピロール）、ポリチオフェン類（好ましくは例えばポリチオフェン、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）、ポリイソチアナフテン、ポリジチエノチオフェン、ポリ（３，４−エチレンジオキシ）チオフェン）、ポリアニリン（好ましくは例えばポリアニリン、ポリ（Ｎ−ナフチルアニリン）、ポリ（ｏ−フェニレンジアミン）、ポリ（アニリン−ｍ−スルホン酸）、ポリ（２−メトキシアニリン）、ポリ（ｏ−アミノフェノール）、ポリ（ジアリルアミン））、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、Ｃｏピリジノポルフィラジン錯体、Ｎｉフェナントロリン錯体、Ｆｅバソフェナントロリン錯体、ビオローゲン類、ポリビオローゲン類、ランタノイドジフタロシアニン類、スチリル色素類、ＴＮＦ類、ＴＣＮＱ／ＴＴＦ錯体類、Ｒｕトリスビピリジル錯体類などである。
次に消色する化合物について説明する。本発明において消色する化合物とは、２００〜２０００ｎｍの紫外光、可視光、赤外光の領域にて、吸収スペクトルのピーク波長λｍａｘが短波長化、εが減少のいずれかが起こるような反応を示し、さらに好ましくはその両方が起こるような反応を示す化合物を意味する。また、消色反応は２００〜９００ｎｍの波長領域で起こることがより好ましく、３００〜６００ｎｍの波長領域で起こることがさらに好ましい。
光記録用組成物において消色反応が進行する場合、元の状態から吸収が短波長化かつ／或いはεが減少し、再生光波長に吸収を有さない消色体となることができる消色化合物を少なくとも１種含むことが好ましい。消色化合物からの消色反応は、熱反応や光反応により進行し、光反応の場合は消色化合物への光照射による直接励起により消色しても良いし、或いは増感色素への光照射により生成する増感色素励起状態からの電子移動またはエネルギー移動を利用した消色成分からの消色でも良い。
消色反応の好ましい組み合わせとして、
（Ａ）該消色化合物が光記録波長もしくは定着光波長に吸収を有する色素であり、光記録露光もしくは定着光照射の際に光を吸収し、その結果自身を消色する。
（Ｂ）少なくとも光記録波長もしくは定着光波長に吸収を有する増感色素と再生光の波長のモル吸光係数εが１０００以下、好ましくは１００以下の消色化合物を有し、光記録露光もしくは定着光照射の際増感色素が光を吸収し、その励起エネルギーを用いた電子移動またはエネルギー移動により消色化合物を消色する。
（Ｃ）光反応もしくは熱反応により消色剤前駆体か消色剤が発生し、これが消色化合物を消色する。消色剤前駆体からの消色剤の発生は消色剤前駆体の熱分解、消色剤前駆体への光照射による光分解、または増感色素の励起状態から消色剤前駆体への電子移動またはエネルギー移動などにより起こる。消色剤はラジカル、酸、塩基、求核剤、求電子剤、一重項酸素のいずれかであることが好ましく、したがって、消色剤前駆体はラジカル発生剤、酸発生剤、塩基発生剤、求核剤発生剤、求電子剤発生剤、三重項酸素のいずれかであることが好ましい。消色前駆体としては、ラジカル発生剤、酸発生剤、塩基発生剤のいずれかであることがより好ましい。
先述した（Ａ）の方式で光記録露光により消色反応が進行する場合、消色化合物の好ましい例としては先述した増感色素の例が挙げられる。この場合、消色化合物のλｍａｘは記録光波長と記録光波長から１００ｎｍ短い波長域の間にあることが好ましい。
一方、先述した（Ａ）の方式で定着光照射により消色反応が進行する場合と（Ｂ）および（Ｃ）の方式の場合では、記録光波長における吸収が小さな消色化合物を用いる。その際、消色化合物としては記録光波長のモル吸光係数が１０００以下であることが好ましく、１００以下であることがより好ましく、０であることが最も好ましい。消色化合物のλｍａｘは記録光波長と記録光波長から２００ｎｍ短い波長域の間にあることが好ましい。
（Ａ）の定着光で消色する場合と（Ｂ）および（Ｃ）の場合において、消色化合物としては、好ましくは、シアニン色素、スクワリリウムシアニン色素、スチリル色素、ピリリウム色素、メロシアニン色素、ベンジリデン色素、オキソノール色素、クマリン色素、ピラン色素、キサンテン色素、チオキサンテン色素、フェノチアジン色素、フェノキサジン色素、フェナジン色素、フタロシアニン色素、アザポルフィリン色素、ポルフィリン色素、縮環芳香族系色素、ペリレン色素、アゾメチン色素、アゾ色素、アントラキノン色素、金属錯体色素のいずれかであり、さらに好ましくは、シアニン色素、スチリル色素、メロシアニン色素、ベンジリデン色素、オキソノール色素、クマリン色素、キサンテン色素、アゾメチン色素、アゾ色素、金属錯体色素のいずれかである。
特に、（Ｃ）の方法において消色剤が酸の時、消色化合物としては、解離型ベンジリデン色素、解離型オキソノール色素、解離型キサンテン色素、解離型アゾ色素の解離体であることが好ましく、解離型ベンジリデン色素、解離型オキソノール色素、解離型アゾ色素の解離体であることがより好ましい。ここで解離型色素とは−ＯＨ基、−ＳＨ基、−ＣＯＯＨ基、−ＮＨＳＯ２Ｒ基や−ＣＯＮＨＳＯ２Ｒ基等、ｐＫａが２〜１４程度の範囲内にある活性水素を有し、プロトンが解離することによって、吸収が長波長化または高ε化する色素の総称である。したがって、解離型色素をあらかじめ塩基で処理して解離型としておけば、あらかじめ長波長化または高ε化した色素を調製することができ、光酸発生により非解離型に変化させ消色（短波長化または低ε化）することが可能となる。
また特に、消色剤が塩基の時は、あらかじめ酸で処理して発色体としたトリフェニルメタン色素、キサンテン色素、フルオラン色素等の酸発色性色素発色体を消色化合物として用いれば、光塩基発生により非プロトン付加体に変化させ消色（短波長化または低ε化）することが可能となる。
以下に本発明の消色化合物の具体的な例を挙げるが、本発明はこれに限定されるわけではない。
Figure 2009099231
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また、消色化合物としては、光記録露光もしくは定着光照射により生成する増感色素励起状態からの電子移動により結合が切断し、その結果消色することができる以下の消色化合物の例も好ましく挙げることができる。
これらの消色化合物は元々はシアニン色素であるが、電子移動による結合の切断によりシアニンベース（ロイコシアニン色素）に変化し、吸収の消色または短波長化が起こるものである。
Figure 2009099231
消色剤前駆体が酸発生剤の場合、好ましい例としては前述の酸発生剤の例が挙げられる。ラジカル発生剤の場合、好ましい具体例としては特開２００５−１１５３６１号に記載されている例が挙げられる。塩基発生剤の場合、好ましい例としてはアニオン重合開始剤が挙げられ、具体的には特開２００５−１７３５４号に記載されている例が挙げられる。
消色反応の具体例として好ましくは、特開２００５−３０９３５９号に記載されている例が挙げられる。
＜光重合開始剤＞
光記録用組成物は光重合開始剤を含むことが好ましい。光重合開始剤としては、記録光に感度を有するものであれば特に限定されるものではなく、光ラジカル重合開始剤、カチオン重合開始剤等を使用することができる。重合反応の効率の点では光ラジカル重合開始剤が好ましい。
光ラジカル重合開始剤としては、例えば、２，２’−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，４’，５，５’−テトラフェニル−１，１’−ビイミダゾール、２，４，６−トリス（トリクロロメチル）−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−（ｐ−メトキシフェニルビニル）−１，３，５−トリアジン、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、４，４’−ジ−ｔ−ブチルジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、４−ジエチルアミノフェニルベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロホスフェート、ベンゾイン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−２−オン、ベンゾフェノン、チオキサントン、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルアシルホスフィンオキシド、トリフェニルブチルボレートテトラエチルアンモニウム、ビス（η５−２，４−シクロペンタジエン−１−イル）ビス〔２，６−ジフルオロ−３−（１Ｈ−ピロール−１−イル）フェニルチタニウム〕等が挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。また、照射する光の波長に合わせて後述する増感色素を併用してもよい。
またカチオン重合開始剤としては、２，４，６−トリス（トリクロロメチル）−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−（ｐ−メトキシフェニルビニル）−１，３，５−トリアジン、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、４，４’−ジ−ｔ−ブチルジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、４−ジエチルアミノフェニルベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルブチルボレートテトラエチルアンモニウム、ジフェニル−４−フェニルチオフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート等が挙げられる。
光記録用組成物における前記光重合開始剤の含有量は、０．０１〜５質量％が好ましく、１〜３質量％がより好ましい。
＜マトリックス形成成分＞
光記録媒体の記録層には、一般にマトリックスと呼ばれる記録や保存に関わるモノマーや光重合開始剤を保持するためのポリマーが含まれる。マトリックスは、塗膜性、膜強度、およびホログラム記録特性向上の効果を高める目的で使用されるものである。本発明の光記録用組成物は、マトリックス形成成分である硬化性化合物を含むことができる。前記硬化性化合物としては、熱硬化性化合物、触媒などを使用して光照射により硬化する光硬化性化合物を用いることができ、熱硬化性化合物が好ましい。
記録層に含まれる熱硬化性マトリックスとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、イソシアネート化合物とアルコール化合物から形成されるウレタン樹脂やオキシラン化合物から形成されるエポキシ化合物、メラミン化合物、フォルマリン化合物、（メタ）アクリル酸やイタコン酸等の不飽和酸のエステル化合物やアミド化合物を重合して得られる重合体などが挙げられる。中でもイソシアネート化合物とアルコール化合物から形成されるポリウレタンマトリックスが好ましく、記録の保持性から考えて、多官能イソシアネートと多官能アルコールから形成される３次元ポリウレタンマトリックスが最も好ましい。
以下に、ポリウレタンマトリックスを形成することができる、多官能イソシアネートおよび多官能アルコールについて具体例を述べる。
前記多官能イソシアネートとしては、具体的には、ビスシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、フェニレン−１，３−ジイソシアネート、フェニレン−１，４−ジイソシアネート、１−メトキシフェニレン−２，４−ジイソシアネート、１−メチルフェニレン−２，４−ジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、１，３−キシリレンジイソシアネート、１，４−キシリレンジイソシアネート、ビフェニレン−４，４’−ジイソシアネート、３，３’−ジメトキシビフェニレン−４，４’−ジイソシアネート、３，３’−ジメチルビフェニレン−４，４’−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−２，４’−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、３，３’−ジメトキシジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、ナフチレン−１，５−ジイソシアネート、シクロブチレン−１，３−ジイソシアネート、シクロペンチレン−１，３−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−１，３−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−１，４−ジイソシアネート、１−メチルシクロヘキシレン−２，４−ジイソシアネート、１−メチルシクロヘキシレン−２，６−ジイソシアネート、１−イソシアネート−３，３，５−トリメチル−５−イソシアネートメチルシクロヘキサン、シクロヘキサン−１，３−ビス（メチルイソシアネート）、シクロヘキサン−１，４−ビス（メチルイソシアネート）、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−２，４’−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、テトラメチレン−１，４−ジイソシアネート、ヘキサメチレン−１，６−ジイソシアネート、ドデカメチレン−１，１２−ジイソシアネート、フェニル−１，３，５−トリイソシアネート、ジフェニルメタン−２，４，４’−トリイソシアネート、ジフェニルメタン−２，５，４’−トリイソシアネート、トリフェニルメタン−２，４’，４”−トリイソシアネート、トリフェニルメタン−４，４’，４”−トリイソシアネート、ジフェニルメタン−２，４，２’，４’−テトライソシアネート、ジフェニルメタン−２，５，２’，５’−テトライソシアネート、シクロヘキサン−１，３，５−トリイソシアネート、シクロヘキサン−１，３，５−トリス（メチルイソシアネート）、３，５−ジメチルシクロヘキサン−１，３，５−トリス（メチルイソシアネート）、１，３，５−トリメチルシクロヘキサン−１，３，５−トリス（メチルイソシアネート）、ジシクロヘキシルメタン−２，４，２’−トリイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−２，４，４’−トリイソシアネートリジンジイソシアネートメチルエステル、またはこれらの有機イソシアネート化合物の化学量論的過剰量と多官能性活性水素含有化合物との反応により得られる両末端イソシアネートプレポリマー、などが挙げられる。これらの中でも、ビスシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートが特に好ましい。これらは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記多官能アルコールとは、多官能アルコール単独であってもよく、他の多官能アルコールと混合状態であってもよい。多官能アルコールとしては、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール等のグリコール類；ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、テトラメチレングリコール等のジオール類；ビスフェノール類、またはこれらの多官能アルコールをポリエチレンオキシ鎖やポリプロピレンオキシ鎖で修飾した化合物、グリセリン、トリメチロールプロパン、ブタントリオール、ペンタントリオール、ヘキサントリオール、デカントリオール等のトリオール類などのこれらの多官能アルコールをポリエチレンオキシ鎖やポリプロピレンオキシ鎖で修飾した化合物、などが挙げられる。
光記録用組成物における前記マトリックス形成成分の含有量は、１０〜９５質量％が好ましく、３５〜９０質量％がより好ましい。前記含有量が１０質量％以下であれば、安定な干渉像を容易に得ることができ、９５質量％以下であれば、回折効率の点で望ましい性能を得ることができる。
＜その他の成分＞
光記録用組成物には、必要に応じて、光記録用組成物の貯蔵安定性を改良する目的で重合禁止剤や酸化防止剤を加えてもよい。
前記重合禁止剤または酸化防止剤としては、例えば、ハイドロキノン、ｐ−ベンゾキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、２，６−ジターシャリーブチル−ｐ−クレゾール、２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ターシヤリ−ブチルフェノール）、トリフェルホスファイト、トリスノニルフェニルホスファイト，フェノチアジン、Ｎ−イソプロピル−Ｎ′−フェニル−ｐ−フェニレンジアミンなどが挙げられる。
前記重合禁止剤または酸化防止剤の添加量は、記録用モノマーの全量に対して３質量％以下が好ましい。前記添加量が３質量％を超えると、重合が遅くなるか、著しい場合は重合しなくなることがある。
光記録用組成物には、必要に応じて増感色素を添加することもできる。該増感色素としては、「Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ，Ｖｏｌ．２００，１９８０年１２月、Ｉｔｅｍ ２００３６」や「増感剤」（ｐ．１６０〜ｐ．１６３、講談社；徳丸克己・大河原信／編、１９８７年）等に記載された公知の化合物を使用することができる。
前記増感色素としては、具体的には、特開昭５８−１５６０３号公報に記載の３−ケトクマリン化合物、特開昭５８−４０３０２号公報に記載のチオピリリウム塩、特公昭５９−２８３２８号公報、同６０−５３３００号公報に記載のナフトチアゾールメロシアニン化合物、特公昭６１−９６２１号公報、同６２−３８４２号公報、特開昭５９−８９３０３号公報、同６０−６０１０４号公報に記載のメロシアニン化合物が挙げられる。
また、「機能性色素の化学」（１９８１年、ＣＭＣ出版社、ｐ．３９３〜ｐ．４１６）や「色材」（６０〔４〕２１２−２２４（１９８７））等に記載された色素も挙げることができる。具体的には、カチオン性メチン色素、カチオン性カルボニウム色素、カチオン性キノンイミン色素、カチオン性インドリン色素、カチオン性スチリル色素が挙げられる。
更に、クマリン（ケトクマリンまたはスルホノクマリンも含まれる）色素、メロスチリル色素、オキソノール色素、ヘミオキソノール色素等のケト色素；非ケトポリメチン色素、トリアリールメタン色素、キサンテン色素、アントラセン色素、ローダミン色素、アクリジン色素、アニリン色素、アゾ色素等の非ケト色素；アゾメチン色素、シアニン色素、カルボシアニン色素、ジカルボシアニン色素、トリカルボシアニン色素、ヘミシアニン色素、スチリル色素等の非ケトポリメチン色素；アジン色素、オキサジン色素、チアジン色素、キノリン色素、チアゾール色素等のキノンイミン色素等も分光増感色素に含まれる。
前記増感色素は、一種単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
光記録用組成物には、該光記録用組成物から形成される記録層の感度を向上させる目的で光熱変換材料を含有させることもできる。
前記光熱変換材料としては、特に制限はなく、目的とする機能や性能に応じて適宜選択することができ、例えば、フォトポリマとともに記録層へ添加する際の簡便さや、入射光の散乱などを引き起こさないといった特性から、有機染料色素が好ましく、また、記録に用いる光源の光を吸収、散乱しないといった点において、赤外線吸収色素が好ましい。
前記赤外線吸収色素は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、カチオン性色素、錯塩形成色素、キノン系中性色素などが好適である。また、前記赤外線吸収色素の極大吸収波長としては、６００〜１，０００ｎｍの範囲が好ましく、特に７００〜９００ｎｍの範囲がより好ましい。
前記赤外線吸収色素の含有量は、本発明の光記録用組成物から形成された記録層において、赤外領域で最も吸光度が高い波長の吸光度で決定することができる。該吸光度としては、０．１〜２．５の範囲が好ましく、０．２〜２．０の範囲がより好ましい。
光記録用組成物には、更に必要に応じて、重合時の体積変化を緩和するため、重合成分とは逆方向へ拡散する成分を添加してもよく、あるいは、酸開裂構造を有する化合物を添加してもよい。
光記録用組成物は、情報を含んだ光の照射によって該情報の記録を行える各種のホログラフィック記録用組成物に利用可能であって、特に、ボリュームホログラフィック記録用組成物として好適である。
なお、ホログラフィック記録用組成物が十分低い粘度ならばキャスティングすることによって記録層を形成することができる。一方、キャスティングできない高粘度である場合には、ディスペンサーを用いて下側基板に記録層を盛りつけ、この記録層上に上側基板で蓋をするように押し付けて、全面に広げて記録媒体を形成することができる。
以上に本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されることなく適宜変更して実施することが可能である。
例えば、光学系は、上述した例に限らず、適宜、必要な装置を追加し、また、一部変更しても構わない。情報入力装置の一例としてのＤＭＤ素子２４も、例えば、空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）を用いても構わない。空間光変調器は、入力されたデジタルデータを、２次元の格子状のパターンとして表示する素子であり、例えば、光を通す格子点を「１」、光を通さない格子点を「０」といったオン・オフの情報を格子状に配列するものである。
また、前記した実施形態では、参照光ＲＢの領域内のパターンとしてランダムドットパターンを採用したが、図８（ａ）に示した参照光ＲＢおよびこの図８（ａ）のＢ部拡大図である図８（ｂ）に示すように、配列する画素を交互にオン、オフさせたチェックパターンとしても構わない。
また、前記した実施形態では、多重記録の一例として、ホログラフィック記録媒体１０上の記録位置を徐々にずらすシフト多重方式を例示したが、その他の多重方式、例えば、ホログラフィック記録媒体１０上の同じ記録位置に角度を変えて多重に記録する角度多重方式を採用することもできる。
次に、本発明の効果を確認した実験例について説明する。
実験例においては、（１）記録層の材料、（２）記録時の参照光または再生時の読出光のリングの幅、をそれぞれ２種類ずつ変化させて、情報の記録および再生を行い、再生時のＢＥＲ（ビットエラーレート）を測定した。
（１）記録時の材料
記録時の光記録材料としては、下記の光記録材料１および光記録材料２の２種類を用意した。光記録材料１は、光の照射により平均屈折率が低下しない材料であり、光記録材料２は、光の照射により平均屈折率が低下する材料である。
［光記録材料１］
下記の材料を混合して得た。
オグゾールＥＡ−０２００（大阪ガスケミカル） ０．６７ｇ
イルガキュア７８４（チバスペシャルティケミカルズ） ０．０９６ｇ
タケネート７００（三井化学ポリウレタン） ２．２９ｇ
アクトコールＭＮ−３００（三井化学ポリウレタン） １．８９ｇ
ポリエチレングリコール４００（東京化成工業） １．６７ｇ
Ｕ−ＣＡＴ１０２（サンアプロ） ０．０７ｇ
［光記録材料２］
下記の材料を混合して得た。
下記の構造式で示されるモノマー １．０９ｇ
Figure 2009099231
イルガキュア７８４（チバスペシャルティケミカルズ） ０．１５ｇ
タケネート７００（三井化学ポリウレタン） ３．５７ｇ
アクトコールＭＮ−３００（三井化学ポリウレタン） ２．９５ｇ
ポリエチレングリコール４００（東京化成工業） ２．６１ｇ
Ｕ−ＣＡＴ１０２（サンアプロ） １．０９ｇ
（２）記録時の参照光または再生時の読出光のリングの幅
記録時の参照光または再生時の読出光に用いるリング状領域の形状として、下記のＷ８およびＷ１０の２種類を用いた。なお、各リングの直径は、情報光の最大直径を１として示している。
Figure 2009099231
（１）記録層の材料、（２）記録時の参照光または再生時の読出光のリングの幅、それぞれ変化させた実施例および比較例のＢＥＲについて以下の表２に示す。なお、下記に示した条件以外の条件は、各実施例および比較例で共通であり、以下の通りである。記録箇所は、図９に示したように縦横７×７のマトリクス状の箇所であり、渦巻き状に移動しながら多重記録した。また、ＢＥＲを測定した記録位置は、多重記録された各記録位置のうち、初回に記録した記録位置である。
記録再生装置 パルステックＳＨＯＴ１０００
記録時のレーザ光のエネルギー ４ｍＪ／ｃｍ２
再生時のレーザ光のエネルギー 最もＢＥＲが低くなるエネルギーに調整
Figure 2009099231
表２において、記録層の材料ごとに結果をまとめた。表２に示すように、光記録材料１、つまり、光の照射により平均屈折率が低下しない材料を用いた場合、読出光のリング状領域を参照光のリング状領域よりも内径側および外径側の双方に大きくした実施例１のＢＥＲは、比較例１−１，２のＢＥＲの３分の２となった。また、光記録材料２、つまり、光の照射により平均屈折率が低下しない材料を用いた場合は、光記録材料１よりも全体的にＢＥＲが低下し、その中でも、読出光のリング状領域を参照光のリング状領域よりも内径側および外径側の双方大きくした実施例２のＢＥＲは、比較例２−１の３分の２、比較例２−２の７分の２に低くなった。
以上のように、読出光のリング状領域を参照光のリング状領域よりも内径側および外径側に大きくすることにより、ＢＥＲが低下した。すなわち、再生光のＳ／Ｎ比が良好になったことが確認された。
実施形態に係るホログラフィック記録再生装置の構成を情報の記録時で示す図である。 情報光および参照光の領域の一例を示す図である。 実施形態に係るホログラフィック記録再生装置の構成を情報の再生時で示す図である。 読出光の領域の一例を示す図である。 ＤＭＤ素子で参照光としてレーザ光を反射する領域での回折光の一部を強調して示した図１の拡大図である。 （ａ）は、ホログラフィック記録媒体が収縮する前の状態の記録媒体および干渉縞の図であり、（ｂ）は、ホログラフィック記録媒体が収縮した後の状態の記録媒体および干渉縞の図である。 ＤＭＤ素子で読出光としてレーザ光を反射する領域での回折光の一部を強調して示した図３の拡大図である。 （ａ）は、チェックパターンの参照光を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ部拡大図である。 実施例での記録箇所を示した図である。
符号の説明
１ ホログラフィック記録再生装置
１０ ホログラフィック記録媒体
１１ 基板
１２ 記録層
１３ 保護層
２１ レーザ装置
２２ コリメートレンズ
２３ ミラー
２４ ＤＭＤ素子
２４ａ ミラー
２４ｂ 切替装置
２５ 第１対物レンズ
２６ 第２対物レンズ
２７ 光検出器
２８ ステージ
５０ 制御装置
ＩＢ 情報光
ＬＢ レーザ光
ＯＢ 読出光
ＯＢ′ 回折光
ＰＢ 再生光
ＲＢ 参照光
ＲＢ′ 回折光
Ｓ 干渉縞

Claims (9)

  1. レーザ光の断面における中央を情報光とし、当該情報光の周囲に所定の隙間を空けて配置したリング状領域を参照光として、ホログラフィック記録媒体に前記レーザ光を照射することで、前記ホログラフィック記録媒体に情報を記録し、
    当該情報が記録されたホログラフィック記録媒体に、前記参照光よりも内径側または外径側に広くしたリング状の読出光を照射することで情報を再生することを特徴とするホログラフィック記録再生方法。
  2. 前記隙間は、前記情報光の最大直径の２％以上の大きさとすることを特徴とする請求項１に記載のホログラフィック記録再生方法。
  3. 前記ホログラフィック記録媒体の記録層に用いる材料として、前記情報光および前記参照光の照射により、平均屈折率が低下する材料を用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のホログラフィック記録再生方法。
  4. 前記読出光は、断面の光のパターンが、ランダムドットパターンまたはチェックパターンであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のホログラフィック記録再生方法。
  5. 前記情報の記録は、複数回の記録を、前記ホログラフィック記録媒体における重なった位置に行い、当該重なった位置における記録は、回数を重ねるごとに情報光のエネルギーを徐々に強くすることにより行い、かつ、最終回の記録の際の情報光のエネルギーが、初回の記録の際の情報光のエネルギーの１〜１０倍であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のホログラフィック記録再生方法。
  6. 少なくとも記録層を有するホログラフィック記録媒体に情報光および参照光を照射して情報を記録し、また、前記ホログラフィック記録媒体に読出光を照射して情報を再生するホログラフィック情報記録再生装置であって、
    レーザ光を出射するレーザ装置と、
    前記レーザ光を前記記録層に集光させる光学系と、
    前記レーザ光の断面に光のパターンを形成する情報入力装置と、
    前記レーザ装置および前記情報入力装置を制御する制御装置とを備え、
    前記制御装置は、
    ホログラフィック記録媒体への情報の記録時には、前記レーザ光の中央を情報光とし、当該情報光の周囲に所定の隙間を空けて配置したリング状領域を参照光として、前記パターンを形成し、
    ホログラフィック記録媒体からの情報の再生時には、前記参照光よりも内径側または外径側に広くしたリング状領域を読出光として、前記パターンを形成することを特徴とするホログラフィック記録再生装置。
  7. 前記制御装置は、前記隙間を、前記情報光の最大直径の２％以上の大きさとすることを特徴とする請求項６に記載のホログラフィック記録再生装置。
  8. 前記制御装置は、前記読出光の断面の光のパターンを、ランダムドットパターンまたはチェックパターンとすることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のホログラフィック記録再生装置。
  9. 前記制御装置は、複数回の記録を、前記ホログラフィック記録媒体における重なった位置に行い、当該重なった位置における記録について、回数を重ねるごとに情報光のエネルギーを徐々に強くすることにより行い、かつ、最終回の記録の際の情報光のエネルギーが、初回の記録の際の情報光のエネルギーの１〜１０倍となるように前記レーザ装置を制御することを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載のホログラフィック記録再生装置。
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