JP2834470B2 - 可逆的な光学的情報記憶方法および装置 - Google Patents

可逆的な光学的情報記憶方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、粘弾性およびガラス状凝固状態のアモルフ
アスポリマーを使用する可逆的な光学的データ記憶方法
および装置に関する。
〔従来の技術〕
ポリマー系は、固体の結晶状態および液状の溶融状態
のほかに、限られた温度範囲内で高粘度の粘弾性状態お
よび低い温度で固形ガラス状凝固状態を有する。連鎖分
子の適当な化学構造によるかないしは分子の鎖長を適当
に調節することによつて、これらの状態の形成傾向を増
大させることができる。上記上達の形成傾向は、ホモ重
合体、共重合体、分枝重合体および架橋重合体に同じよ
うに存在する（H.G.Elias,“Mokromolekle",Htig u
Wepf書店、Basel在;B.Wunderlich“Macromolecular Ph
ysics",Acadamieプレス、ニユーヨーク1973年）。
ガラス状凝固状態の存在範囲は、たとえば熱量計また
は膨張計による試験方法を用いて規定することができ
る：ガラスから粘弾性状態へ転移する場合、比熱および
熱膨張係数は飛躍的に増加する。粘弾性状態の存在範囲
は、流動学的方法ないしは動力学的試験方法を用いて確
かめることができる（D.W.Van Krevelen,“Properties
of Polymers",Elsevier Scientifjc Publishing Compan
y,アムステルダム1976年、H.G.Elias上記引用文献;B.Wu
nderlich上記引用文献参照）。
粘弾性状態およびガラス状凝固状態は、その構造に関
し一般に、分子群の周期的な結晶状配置が存在しないこ
とおよび分子群が統計的配向を有することを特徴とす
る。このことは、液晶ポリマーが観察されずかつ冷却す
る際に外部電場、磁場または力場が系に作用しない限り
妥当である。
粘弾性ないしはガラス状凝固状態の配向秩序は、最も
簡単な場合には、配向秩序パラメーターθを用いて規定
することができる（P.G.de Gennes,“The Physics of L
iguid Crystals",Clarendon Press,オツクスフオード19
74年;W.H.De Jeu,“Phsical Properties of Liguid Cry
stalline Materials",Gordon and Breach Science Publ
ishers1980年参照）。
この場合、配向パラメーターは次のように定義されて
いる： この場合θは分子群（連鎖のセグメント）の長軸と局
部的優先方向との間の角である。この秩序パラメーター
の値は、すべての分子群の完全な平行位置の場合に対し
ては１であり、統計的配向分布に対してはゼロである。
この値は、一般にアモルフアスポリマーの場合粘弾性お
よびガラス状に凝固した状態に対し、しかも全試料に対
して均一に観察される（F.Bueche,“Physical Properti
es of Polymers",Interscience,ニユーヨーク1962年参
照）。
さらに、密度も全試料に対し、しかもガラス状に凝固
したアモルフアス状態ならびに粘弾性のアモルフアス状
態に対して均一であることを考慮すれば直ちに、屈折率
および複屈折のような光学的性質は試料に対して均一で
あり、この場合アモルフアスポリマーの場合には複屈折
の大きさは単一にゼロであるという結論が生じる。従つ
て、ポリマーは前記両状態で透明であり；直交偏光子の
下では前記両状態は暗黒に見える。シート、光導体、特
殊眼鏡のような工業的製品または工業的ガラス化材料に
おけるアモルフアスポリマーの広い加工は、この特殊な
光学的性質に基づく。
ところで最近、光学的記憶装置の分野における、粘弾
性およびガラス状に凝固した状態のアモルフアスポリマ
ーの一連の工業的利用が公知となつている。それで、な
かんずく近年になつて位相ホログラムを記録するための
一連のフオトポリマーが提案されている（P.Harinaran,
“Optical Holography",ケンブリツジ、大学出版1984
年;Sh.Reich,“Angew.Chemie"、第89巻467頁（1977
年）;H.M.Smith“Holographic Recording Materials",S
pringer書店、ベルリン1977年;W.Driemeier,M.Kopietg,
M.D.Lechner“,Colloia Polym.Sci."第264巻第1024頁
（1986年）参照）。これは、増感触媒とモノマーないし
はオリゴマーとの混合物である。情報記憶装置としての
作用機構は、屈折率が分子量につれて変化することに基
づく。局部的に不均一な光分布は、これにより誘導され
る不均一な重合により、屈折率の不均一な分布を生じ
る。同様にして、屈折率は光化学的架橋により立体的に
変えることができる（Sh.Reich.上記引用文献参照）。
この方法の重大な欠点は、不可逆的情報記憶でありかつ
異なる鎖長を有する分子の存在のため拡散現象が出現
し、これが光学的に記憶された情報を損なうことであ
る。
さらに、文献には、光学的に利用しうる情報を（アモ
ルフアスポリマーのスタンピングにより）アモルフアス
ポリマーの表面に書き込む方法も記載されている。この
方法は、ロムのコンパクトデイスクないしはオーデイオ
コンパクトデイスクにおいて使用される。この方法は、
データ消去および再書き込みが不可能であるという欠点
を有する（J.Hennig,“Kunststoffe"第75巻第７頁（198
5年）、“Philips Technical Review",第40巻第６頁（1
982年）参照）。
同様に文献には、染料配合アモルフアスポリマーフイ
ルムから出発し、これを適当な系に設けて、穿孔ないし
は気泡の形で情報を書き込むことのできる方法について
報告されている。この方法も、データの消去および再書
き込みができない（M.Law,D.Johnson,“J.Appl.Phys,"
第54巻第９頁（1983年）参照）。
光化学的焼け孔形成法は、アモルフアスマトリツクス
中での染料分子の吸収線の選択的退色を利用する。出発
点は、“副共鳴（Side−Resonanzen）”による不均一な
線拡張部であり、これに低い温度で高い情報密度を有す
る周波数孔を書き込むことができる。この方法は、なか
んずく書き込みの際、記憶の際ならびに読み出しの際に
低い温度が必要であるという欠点を有する（A.Gutierre
z,J.Friedrich,D.Haarer,H.Wolfrom,“IBM Journal of
Research and Development"第26巻第２頁）1982年）参
照）。
熱可塑性ポリマーを主体とする他の記憶方法は、静電
気的力の影響下でのポリマー表面の変形性に基づく。こ
の場合、生じた表面のレリーフ模様が透過ないしは反射
された照明波用の位相変調器として使用される。この場
合、必要な表面電荷像は、熱可塑性プラスチツク、光導
体および導体から構成されたサンドイツチ体を用い、そ
の上に２デイメンシヨンの光情報を照射してつくられ
る。この場合には、光情報を消去し、新たに書き込むこ
とができる。この方法の欠点は、サンドイツチ体の複雑
な構造、ならびに書き込み・消去の全過程が幾つかの複
雑なプロセスを必要とするという事実である（H.M.Smit
h,“Holographic Reading Materials"参照）。
〔発明が解決しようとする課題および課題を解決するための手段〕
高い記録密度のほかに光学的方法での情報の可逆的記
憶の可能性を有する光学的記憶媒質に相変らず大きな興
味が存在する。アモルフアスポリマーにおける光学的デ
ータ記憶の問題の上述した解決法は、比較的狭く制限さ
れた技術的解決法である。それで、多くの場合に情報は
可逆的に記憶されておらず、他の場合には記憶媒質の構
造が複雑であり、記憶のために必要なプロセスは費用が
かかるかないしは記憶媒質に対して工業的にあまり有意
でない温度制限が存在する。
ところで、本発明による装置の使用によつてとくに望
ましい形の光学的データ記憶を達成しうることが判明し
た。従つて、本発明は記憶媒質としてポリマーを使用す
る可逆的な光学的情報記憶装置に関し、この場合該装置
は記憶媒質としてアモルフアスポリマーAM−Ｐからなる
フイルムを含有しかつ分子秩序の局所的変更により情報
を書き込むために調整されている。
とくに、分子秩序の変化は、殊にレーザー光に用い入
射によつて行われる。一般にプロセスは、レーザー光を
用いて分子セグメントの局部的再配向または脱配向によ
つて光情報が書き込まれるように経過する。記憶媒質は
望ましくは装置の一部である。この装置は、アモルフア
スポリマーの立体的秩序／配向の選択的変化により光学
的方法で情報が可逆的に書き込まれるように調整されて
いる。記憶プロセスの機能は、ポリマーAM−Ｐの主鎖内
の側鎖としてまたは主鎖単位として組込まれた適当な分
子群Ｍ−GRの光誘導される変化に基づく（C.D.Eisenbac
h,“Polymer"、第21巻1175頁（1980年）;G.H.Brown,“T
echniques of Chemistry"第３巻、J.Willey.ニユーヨー
ク（1971年）中のフオトクロミズム、G.smets“Advance
s in Polymer Science"第50巻、Springer書店（1983
年）参照）。
フオトクロミーの性質とは本発明との関連では次のこ
とを表す：電磁線の交互作用によつて物質が異性化を受
ける能力を表わす。フオトクロミツクな物質は、低分子
であるかまたはとくにポリマー結合されていてもよい。
（幾何的）異性化が可能であるフオトクロミツクポリ
マーおよびその相応するモノマー（本発明の範囲内では
Ｒ−PHが挙げられるを基礎にすることができ、しばしば
記載されている：たとえばアルリルアゾ化合物の代表例
はたとえばオランダ国公開特許第6613881号、特開昭46
−14905号（“Chem.Abstr."第75巻64617n項）；特開昭4
8−06198号（“Chem.Abstr."第79巻137671v項）；特開
昭60−192712号（“Chem.Abstr."…）、特開昭58−4010
3号（“Chem.Abstr."第99巻123534d項）、H.S.Blair
等、“Polymer"第25巻（９）第1347〜第1352頁（1984
年）;C.D.Eiserbach,“Makromol.Chemie",第18巻（２）
第565〜第571頁（1979年）、特公昭63−40503号（“Che
m.Abstr.,"第99巻123534d項）から推知しうる。アクリ
ルアジンの群の代表例はたとえば特開昭49−111995号
（“Chem.Abstr.,"第82巻98807J項）、東ドイツ国特許
出願公開第119343号から；スチルベンの群の代表例はF.
Mikes等“Die Makromol.Chemie,"第175巻第2375頁（197
4年）から；スピロベンゾピランの群の代表例は特開昭4
5−28893号（“Chem.Abstr."第75巻6827v項）;M.菊池等
日本化学雑誌）1972年）第1323頁〜第1330頁（“Chem.A
bstr."140645d項）;Verborgt等“J.Polym.Sci,Polym.Ch
em.,1974年版第2511頁〜第2523頁（“Chem.Abstr."第82
巻98628b項）;G.Smetz等“Pure Appl.Chemie"1978年
（５）第845頁〜第856頁;E.I.Merkulov等“ソ連邦科学
アカデミー誌、化学部門”（Izv.Akad.Nauk SSSR,Ser.K
him）1976年（３）第706頁〜第708頁（“Chem.Abstr."
第85巻21992v項）、米国特許4405733号から；水銀チオ
カルバゾネート単位含有群の体表例はたとえばH.賀茂川
“J.Polym.Sci."第９巻（Al）第335頁（1971年）から推
知しうる。
フルギド（Fulgide）群の代表例は、たとえばH.G.Hel
lerにおいて王立化学協会誌第60巻第121頁〜第135頁（1
986年）に記載されている。
この場合、本発明によれば光物理的プロセスにより生
じる分子幾何学の変化およびそれと結合して誘導され
る、アモルフアスポリマーの局部的非平衡状態が重要に
なる。これが、光学的性質の局部的変化、たとえば誘導
される密度ないしは配向変化による屈折率、複屈折ない
しは吸収特性の変化を惹起する。熱により誘導される後
方緩和によつて、書き込まれた光情報を消去することが
できる。
情報が書き込まれる記憶媒質の温度は、ガラス状に凝
固した固体状態の範囲内、つまりガラス転移温度より下
の温度であつてもよい。また、情報が書き込まれる記憶
媒質の温度は、粘弾性状態が存在するように選択するこ
ともできる。この場合、生じた巨視的異方性の範囲は、
ガラス転移温度より下に固定される。生成された散乱中
心ないしは再配向範囲は、光情報として読み出すことが
できる。（ガラス転移温度Tgの測定のためには、E.A.Tu
Ri“Thermal Characterization of Polymeric Material
s"第169頁以降、Academic出版、ニユーヨーク（1981
年）参照）。
アモルフアスポリマーAM−Ｐ 本発明により使用されるポリマーは一般に、連鎖が ａ） 完全または部分的に適当な感光性分子構成単位か
ら構成されておりかつ ｂ） アモルフアスであるという原理に従う。本発明に
おけるアモルフアス状態とは、決定的な割合の結晶秩序
の不在、殊に液晶状態の不在を表わす。
純主鎖ポリマーは側鎖または分枝鎖を有するポリマ
ー、ブロツク共重合体または架橋ポリマーである。上記
配向方向に対するアモルフアスポリマーの化学構造に対
する要件は、文献に記載されている（H.G.Elias上記引
用文献;D.W.Van Krevelen上記引用文献;B.Wunderlich上
記引用文献;F.Buechi上記引用文献参照）。本発明にお
ける不利な、結晶構造を生成する傾向は、これによれば
下記手段によつて意図的かつ有効に低下させることがで
きる： −高分子量の鎖分子の使用 −統計的共重合体の使用 −統計的重合体の使用 −短鎖の分枝鎖の導入ないしは −架橋 従つて、本発明により使用されるアモルフアスポリマ
ーAM−Ｐは、側鎖中かまたは鎖主要部内にまたは場合に
より双方に、感光性分子構成単位ないしは分子群を含有
する。これらの感光性分子構成単位ないしは群には、
式： Ｒ−PH 〔式中PHは殊にアゾベンゾール、ビスアゾベンゾール、
トリアゾベンゾールおよびアゾオキシベンゾール、その
置換誘導体、またはスチルベンまたはスピロピランから
なるかまたはこれを含む群から選択された感光性単位を
表わし、Ｒは高分子中の光化学的単位に責任のある基、
たいていは重合または重縮合性、殊にラジカル重合性基
を表わす〕で示される１種または数種のモノマーが基礎
になつている。置換誘導体とはＩ効果を有する基（E.S.
Gould.“Mechanism and Stracture in Organic Chemist
ry"、第207頁、Holt Rinehard＆Winston,ニユーヨーク
（1960年）参照）、殊に−CN、−NO2、−COOR2が挙げら
れる。
Ｒはたとえばアクリル酸またはメタクリル酸から誘導
される基 を表わし、ここでR1は水素またはメチルを表わし、Ｙは
酸素または基 を表わし、R2は水素または炭素原子数１〜６のアルキル
基を表わし、Ａは間隔保持単位（スペーサ）、とくに−
（CH2）ｒ−基を表わし、ｎおよびｍはゼロまたは１を
表わし、ｒは１〜12の整数を表わし、ｚはとくに官能基
−Ｏ−； を表わす。
感光性分子構成単位の適性の選択基準としては、適当
な波長の光の影響下に寸法形状の変化、たとえばシス・
トランス変換または開環を受ける性質が妥当である。
感光性分子構成単位を有するモノマーの代表例として
は、次のものが挙げられる：たとえばスチルベン配置、
アゾベンゾール配置、スピロベンゾピラン配置、フルギ
ド配置を持つ構成単位を有するもの。
感光性ポリマーの製造は次のように行なうことができ
る： コモノマーとしては自体公知のモノマー、とくにラジ
カル重合可能なモノマーを使用することができ、この場
合形成した共重合体のアモルフアスの特徴に注意しなけ
ればならない。殊に、このためには式： 〔式中Ｒ′１はR1と同じものを表わし、Ｑは基 を表わし、ここでR3〕は水素、炭素原子数１〜18の場合
により環状のアルキル基または場合により置換されたア
ルキル基、殊に炭素原子数18までのフエニル基を表わす
か、または Ｑは基（Ｒ）ｎを表わし、ここでＲはメチル基またはエ
チル基を表わし、ｎは０、１または２を表わすか、また
は Ｑは水素、メチル、弗素、塩素または共役した、場合に
より塩素置換された炭素原子数２〜４の不飽和基または
ニトリル基を表わすか、または Ｑは基中に少なくとも１個および３個までの窒素原子お
よび場合により１個または２個の、基中にカルボニル酸
素として存在していてもよい酸素原子を有する複素環式
基、とくに５員または７員の基を表わすか、または Ｑは基−OR4を表わし、ここでR4は炭素原子数１〜20、
とくに１〜６のアルキル基または基−OCOR4を表わす〕
で示されるモノマーＭが挙げられる（“Ullmann′s Enc
yclopdie der technischem Chemie"3版、第14巻第108
頁〜第109頁、Urban＆Schwarzenberg,ミユンヘン1963年
参照）。
一般に、アモルフアスポリマーAM−Ｐ中のコモノマー
Ｍの割合は、全重合体に対して少なくとも20モル％およ
び99.9モル％まで、とくに50〜90モル％、殊に75±10モ
ル％である。側鎖中または主鎖内の感光性分子群の濃度
は、共重合条件の適当な実施によつて制御することがで
きる。とくに重要なのは、Ｑが基−COYR3を表わし、殊
に（メタ）アクリル酸のエステルを表わすモノマーＭの
アタクチツクポリマーである。
モノマーＭとしては、殊にメチル−、エチル−、プロ
ピル−、ブチル−、ペンチル−、ヘキシル−、ｎ−ヘプ
チル−、エチルヘキシル−、ｎ−ドデシル−、ｎ−ヘキ
サデシル−、ステアリール−、シクロヘキシル−、フエ
ニル−、ベンジル−、β−フエニルエチル−メタクリレ
ートおよび相応するアクリレート、殊にメチルメタクリ
レートが挙げられる。
一般に、ラジカル重合は室温より上の温度で、ペルオ
キシ化合物またはアゾ化合物のような公知開始剤を用
い、たいていはモノマーに対して0.001〜0.5重量％の量
で所望のアタクチツクポリマーを生じる。
たとえばジベンゾイルペルオキシド、ジラウロイルペ
ルオキシド、ジ−ｔ−ブチルペルオキシド、アゾイソ酪
酸ジニトリルが挙げられる（H.Rauch−Puntigam,Th.V
lker,“Acrylund Methacrylverbindurgen",Springer書
店、ベルリン1967年参照）。
一般に、アモルフアスポリマーのガラス転移温度Tgは
−20℃より上、ないしは18℃より上である（Tgの測定に
ついてはE.A.Turi上記引用文献参照）。後者の場合には
室温では固いフイルムが得られ、室温より下のTgでは粘
弾性のフイルムが得られる。乳化重合体から生成される
フイルムでは、ガラス転移温度Tgは一般に60℃より上で
はない。
アモルフアスポリマーAM−Ｐの製造は、自体公知の方
法に従い、たとえば乳化重合、溶液重合または塊状重合
によつて行なうことができる（H.Rauch−Puntigam,Th.V
lker,上記引用文献参照）。
ポリマーAM−Ｐの望ましい適用形はフイルムであり、
このために皮膜形成性の、とくに水性分散液の形での製
造がとくに重要である。
乳化重合でアクリレートを主体とする皮膜形成性ポリ
マーAM−Ｐを製造するためのコモノマーとしては、殊に
メチル−、エチル−、ｎ−ブチル−、２−エチルヘキシ
ルアクリル酸エステルならびにメチル−およびｎ−ブチ
ルメタクリル酸エステルが挙げられる。
皮膜形成は、たいていは溶剤、とくに水の蒸発によつ
て行なわれ、この場合たとえば赤外線によるかまたは再
熱炉中での熱供給による乾燥を実施することもできる。
フイルム製造の際の流展剤としては、キシロール、酢酸
エチルまたはエチルグリコールのような揮発性溶剤を、
全バツチに対して10重量％より少量使用することができ
る。
装置 装置は、定義によれば記憶媒質としてアモルフアスポ
リマーAM−Ｐからなるフイルムを含有する。該装置は、
記憶媒質の発色団基の幾何学の局部的変化によつて情報
を書き込むために特許請求の範囲の請求項１および請求
項２以降に記載された特徴と一致して調整されている。
それで、装置は有利には光源と一緒に、場合により光源
と共にポリマーフイルムの加熱を行なう熱源を含有す
る。装置には、たとえば有利には熱源としてレーザーが
所属されていてもよい。たいてい、記憶媒質の吸収特性
は、情報を適当な波長および強さのレーザー光で書き込
み、他の波長の他のレーザー光で、記憶された情報を撹
乱なしに読み出すことができるように選択されている。
記憶媒質は、その吸収特性が記録レーザーの放出波長
に適合したフオトクロミツク物質を含有し、それによつ
て分子秩序の局部的変化を誘導することができる。情報
記憶プロセスに提案されたアモルフアスポリマーAM−Ｐ
は、詳述したように、主鎖中にまたは側鎖として、その
特徴が適当な波長の光の影響下での配置の変化を特徴と
するフオトクロミツク基を含有する。
ポリマーは薄いフイルム、積層品の形で、固いまたは
可撓性マトリツクスの被膜として使用することができ
る。フイルムの厚さは有利に10-3〜10-6mの間にある。
ポリマーのガラス転移温度は室温より上である場合には
固いフイルムが得られるか、または室温より下である場
合には粘弾性フイルムが得られる。被覆層または積層品
の場合にも同様のことが言える。
溶液からの流展、スピンコーテイング、適当な条件下
での押出し、または溶融した顆粒のプレス成形によつ
て、フイルム、被膜、積層品の巨視的等方性状態を達成
することができる。フイルム、被膜、積層品製造の際の
変形によつて、巨視的異方性状態をつくることができ
る。同じことは、電場または磁場の作用下でのポリマー
の冷却についても言える。配向は、ガラス状に凝固した
状態に凍結ないしは粘弾性状態に長期間固定されてい
る。
情報記憶プロセス 情報の書き込は、原則的には光線を用いてフオトクロ
ミツク基の個所に局部的障害をつくることによつて行な
われ、これがこれらの基の周辺に再配向を生じる。この
ことは粘弾性状態にもガラス状態にも妥当である。巨視
的等方性原状態の場合には、強い複屈折を示す異方性範
囲が生じる。巨視的異方性原状態の場合には、分子群の
変化した優先方向を有する範囲、ひいては局部的複屈折
の変化が生じる。双方の場合には、１つの位相対象が生
じる。光を遮断した後、変化した配向状態が凍結する。
実験による構成は、M.Eich.J.H.Wendorff（“Makromol.
Chem.,第186巻、No.12（1985年））にならつて行なうこ
とができる。
書き込まれた情報の消去 原則として、書き込まれた情報の消去は、Tgより上か
ら粘弾性状態の温度範囲以上にまで温度を上げることに
よつて行なうことができる。これは局部的に光線を適当
に案内することによつて行なうか、または巨視的に全フ
イルム、被覆ないしは積層品の温度を適当に調節するこ
とによつて行なうことができる。この場合補足的に、適
当な強さおよび方向の電場または磁場をかけるか、ない
しは機械的配向プロセスを実施することができる。
本発明による装置を次の実施例につき説明する。
〔実施例〕
偏光を用いる実験は、マイクル（J.Michl），ツウル
スタラツプ（E.w.Thulsterup）（“Spectroscopy with
Polarized Lignt",VCH書店1986年）にならつて行なうこ
とができる。
A.装置および使用 すぐれた実施例（第１図参照）では、本発明による装
置は、一般に1mm以下の適当な距離（とくに約10μｍ）
で平面平行に配置された２枚の透明な板２からなる記録
セル１を包含する。底面は数cm2〜dm2である。ガラス板
２の双方の内面にはInO2/SnO2が導電性に蒸着され、外
方への導電接触が形成されている。このように製造され
たガラス板２は熱安定性接着剤５、たとえばシリコーン
接着剤を用いて、それぞれ数mm幅の出入口のみを有する
空のセル状室が形成するように互いに固着されていた。
この場合、双方のガラス板２の所望距離は、とくにポ
リイミドプラスチツクからなる、適切な寸法の２つの適
当なスペーサ３によつて強固に調節される。さらに、記
録セルは電極４を有する。接着剤が乾燥した後、加熱可
能な装置上のセルに、アモルフアスポリマーAM−Ｐを充
填する。毛管作用によつて、なお空いているセル状質は
ポリマー溶液で完全に満たされる。
アモルフアスポリマーAM−Ｐは、メタクリレート75重
量％およびメソゲンのシアノアゾベンゾール・コモノマ
ー（製造例参照）25重量％からなる共重合体（25/75MM
A）である。この場合、選択された割合のために液晶相
は生じないので、ポリマーはアモルフアスのガラス範囲
を有する。
この系は、等方性ポリマーにおける偏光で照射した場
合に光学的性質の異方性変化を指示するために選択され
た。次に、この系につき既述した、異性化反応から得ら
れる配向および再配向効果を説明する。
第２図は（ｂ）に未照射アモルフアスポリマーの紫外
−可視（UV−VIS）スペクトルを示す。適当な測定装置
は、たとえば西ドイツ国特許出願公開第3342040号に記
載されている。直交偏光で撮影した曲線は合同である。
（ａ）から、波長514.5nmの光で照射（強さ＝20mW/c
m2、露光時間＝３分）した後に、試料光線の偏光が照射
に使用された光波に対して平行（||）または直角（⊥）
に選択されたか否かにより明瞭な吸収差が得られること
が認められる。
書き込み偏光に対して直角な吸収は、これに対して平
行な吸収よりも大きいことは知られている。それで、書
き込みによつて二色性が形成れたことが明示される。
消光の差を偏光角の関数としてプロツトすれば、照射
波の偏光に対して直角な最大吸収を有する特徴がある依
存性が生じる（第３図）。
曲線の経過は、トランス分子の望ましくは照射変更の
方向における解体から、ならびにシス分子中に異性化の
際に進行するセグメントの再配列によつて説明すること
ができる。この場合、460nmに強い吸収を有するシス分
子は、照射偏光の方向から回転して遠ざかる。この場
合、双極子遷移モーメントの再配向が明瞭に表われる。
異方性の特徴と共に、照射偏光に対して90゜で測定され
る消光のために、等方性のアモルフアス状態におけるよ
りも高い値が見出される。この現象は、再配向によつて
のみ説明でき、簡単な光選択によつては説明できない。
光学的に誘導される二色性は誘導される複屈折を伴な
うことが期待される。この場合、最大および最小屈折率
の方向は消光極値の方向と一致する。双方の屈折率は、
アツベの屈折計で偏光下に直接に測定することができ
る。照射前の等方性屈折率nis＝1.550であつた。
5mW/cm2（λ＝514.5nm）で照射した後、ｎ||＝1.54
6、ｎ⊥＝1.556であつた；従つて誘導された複屈折δn
ind＝10-2であつた。
この実験により、異性化可能のアゾベンゾール単位の
十分に高い濃度では既にアモルフアス系AM−P1において
（等方性）配向状態の強い変化、これから複雑な屈折率
の変調が得られることが明白となる。それに従つて、双
極子モーメントを単一に配合でき、それと共に光学的吸
収条件を生じる系において非常に強い効果を期待するこ
とができる。
有利な作用 本発明による装置は、なかんずく可逆的情報記憶のた
めに適している。この場合、結像しうる材料の構造から
出発して、記憶すべき構造を、コヒレントな、殊に単色
光源を用いて照明し、同じ光源から発する参照光に対す
る記憶すべき構造により散乱される光の方向、振幅およ
び位相状態によつて測定される干渉パターンを、記憶媒
質としてフオトクロミツク特性を有するアモルフアスポ
リマーからなる本発明による装置中でホログラフにより
記録し、記憶する。同様に記憶された情報の読み出し
は、有利にフイルムをコヒレントな（単色）光で照明す
ることによつて行なわれる。可逆的な光学的情報記憶の
過程は、任意断面のレーザー光を用いて、記憶媒質とし
ての配向されたフイルムにデジタルな位相または振幅構
造を形成することにより行なわれる。特定の用途（CD、
合成ホログラム）には、有利にレーザー光と記憶媒質と
を、情報の書き込みの場合ならびに読み出しの場合に、
定義された方法で相互に連動させ、その際望ましくは書
き込みの際連動の間レーザー光の強さを適当に変調させ
る。
望ましくは、書き込み過程においてデジタル的に所定
の強さ変調により記憶媒質に位相または振幅、構造を形
成する。位相構造の形成に必要な強さの変調は、計算に
よつて確かめることができる。再生は、得られた合成ホ
ログラムを参照波で読み出すことによつて行なわれる。
本発明による装置を用いて達成しうる、３つのすべての
座標軸に対する情報密度（単位長さあたりの線数で表わ
される）は、一方で記憶媒質の直線寸法により、他方で
線4000本/mmによつて制限される。上述した使用可能性
の意味で、本発明による装置はたとえば −情報の可逆的な光学的記憶のため −光学的信号処理のため −フーリエ変換およびたたみこみのため −結像系の製造のため −レンズと比較可能な結像性を有するホログラムの作成
および記憶のため −コヒレントな光学的相関技術において使用することが
できる。
ホログラフイーについては、H.J.Canlfield,“Handbo
ok of Optical Holography,Academic出版（1979年）;H.
M.Smith,"Topics in Applied Physics,第20巻中のホロ
グラフ記録材料、Springer書店、ハイデルベルク、ニユ
ーヨーク参照。
B.アモルフアスポリマーAM−Ｐの製造 揺動槽中で、モノマー約５〜6.5gを、1,4−ジオキサ
ン5mlに溶かし、2,2′−アゾビス−（2,4−ジメチル）
バレロニトリル１モル％（モノマーに対して）を加え
る。モノマー溶液を数回排気し、ヘリウムで洗浄して脱
ガスし、サーモスタツト中で70℃で重合させる。
生じたポリマーを冷エーテルで沈殿させ、塩化メチレ
ンに溶かし、メタノール中で沈殿させる。この工程を、
薄層クロマトグラムにモノマーがもはや認められなくな
るまで繰り返す。精製したポリマーを、油ポンプ真空中
で30〜40℃で乾燥する。結果は表参照。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による装置のすぐれた実施例の略示断面
図であり、第２図は本発明によるアモルフアスポリマー
において光により誘導される二色性を示すための、照射
および未照射フイルムの直交偏光による撮影した曲線図
であり、第３図はアモルフアスポリマーAM−P1における
消光／偏光角図表である。 １……記録セル、２……ガラス板、３……スペーサ、４
……電極、５……接着剤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−194250（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G03C 1/00 531 G03C 1/73 503

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】可逆的な工学的情報記憶装置において、ポ
    リマーフィルムが、偏光線を用い、光線によって誘発さ
    れたフォトクロミック異性化によるアモルファスポリマ
    ーの分子秩序の局所的変化の可能なアモルファスポリマ
    ーからなり、この場合、情報は前記ポリマーフィルム中
    に記憶されることを特徴とする可逆的な光学的情報記憶
    装置。
  2. 【請求項２】装置が、熱源手段を有し、この場合、前記
    ポリマーフィルムは加熱されてもよい、請求項１記載の
    装置。
  3. 【請求項３】装置が、ポリマーの温度を局所的に上昇さ
    せることによって記憶された情報を消去するための手段
    を有する、請求項２記載の装置。
  4. 【請求項４】装置が、更に全ポリマーフィルムを加熱す
    ることによってポリマー中に記憶された全ての情報を消
    去するための手段を有する、請求項２記載の装置。
  5. 【請求項５】ポリマーフィルムの吸収特性が、情報を適
    当な波長および適当な強さのレーザー光を用いて記憶さ
    せ、他の波長の第二のレーザー光を用いて、記憶された
    情報を乱すことなく読み出すことができる、請求項１記
    載の装置。
  6. 【請求項６】フォトクロミック異性化を、光電場または
    磁場によって誘発する、請求項１記載の装置。
  7. 【請求項７】ポリマーフィルムが巨視的に配向されたフ
    ィルムであり、かつ２つの互いに平行な透光性の支持体
    板の間で支持されている、請求項１記載の装置。
  8. 【請求項８】前記偏光源がレーザーであり、かつアモル
    ファスポリマーがフォトクロミック化合物であり、該フ
    ォトクロミック化合物の吸収特性が前記レーザー光源の
    放出波長と一致し、局所的フォトクロミック異性化を誘
    発する、請求項１記載の装置。
  9. 【請求項９】アモルファスポリマーがフォトクロミック
    モノマー単位からなるかまたはアモルファスポリマーが
    低分子量のフォトクロミック化合物とアモルファスポリ
    マーとの配合物である、請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】光学的情報記憶法において、 （ｉ）コヒレント光源からのコヒレント光を対象に当て
    その対象から散乱光を生じさせ； （ii）フォトクロミック異性化によってポリマーの分子
    秩序の局所的変化が可能なアモルファスポリマーからな
    るポリマーフィルムに、前記散乱光および前記コヒレン
    ト光源から生じる参照光源を当て、前記参照光を基準と
    して前記対象からの前記散乱光の方向、振幅および位相
    によって決定されるような干渉パターンを前記ポリマー
    フィルム中に形成させ、この場合、情報は前記ポリマー
    フィルム中に記憶されることを特徴とする、光学的情報
    記憶法。
  11. 【請求項１１】更に、（iii）前記ポリマーフィルム中
    の前記干渉パターンに前記コヒレント光または他の波長
    および位相のコヒレント光を当てて記憶された情報を読
    み取る、請求項10記載の方法。
  12. 【請求項１２】コヒレント光およびフィルムを、互いに
    移動させることによって情報を転送させる、請求項10ま
    たは11に記載の方法。
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