JP3530107B2 - データ記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、周期的光散乱要因
を備えた平面光導波路型記録層を複数積層してなるデー
タ記録媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、モバイルコンピューティングを始
めとして、コンパクトで持ち運び容易であり、かつ大容
量のメモリの需要が急増している。大容量のメモリを低
コストで実現する方法の１つとして、平面光導波路にデ
ータを周期的光散乱要因として埋め込み（記録）、この
光導波路を積層してなる平面光導波路型多重光メモリが
提案されている（例えば、特開平１１−３４５４１９号
公報参照）。

【０００３】図１は従来のこの種のデータ記録媒体の一
例を、情報再生のようすとともに示すものである。デー
タ記録媒体１は、コア層とクラッド層とを交互に複数積
層、あるいはコア層をクラッド層で挟んだものを複数積
層することにより、コア層（光導波層）の上下をクラッ
ド層（保持層）で保持した平面光導波路型記録層を多層
化したものである。

【０００４】なお、データは各記録層において、光導波
層と保持層との界面近傍の光導波層あるいは保持層に周
期的に形成された、光導波層を伝搬する光の波長程度の
繰り返しピッチを有する凹凸形状の多数の線からなる周
期的光散乱要因として記録される。

【０００５】データの再生は、光源２より出射した光３
を、目的とする記録層の入射位置４に結合させ、当該記
録層を伝搬した光がその周期的光散乱要因によって散乱
されて生じた像５を撮像素子６で撮像することにより行
う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、平面光導
波路型記録層を用いたデータ記録媒体は大容量化が可能
であり、将来有望であるが、各記録層に記録されたデー
タを確実に分離して再生しなければならないという問題
があった。

【０００７】本発明の目的は、周期的光散乱要因を備え
た平面光導波路型記録層を複数積層してなるデータ記録
媒体において、各記録層に記録されたデータを確実に分
離して再生可能なデータ記録媒体を提供することにあ
る。

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め 、本発明では、光導波層及びその上下の保持層からな
り、データを、前記光導波層に光を伝搬させた際に生じ
る散乱光による像として再生可能に記録する周期的光散
乱要因を備えた平面光導波路型記録層を複数積層してな
るデータ記録媒体であって、前記周期的光散乱要因は前
記光導波層と前記保持層との界面近傍の前記光導波層あ
るいは前記保持層に周期的に形成された、前記光導波層
を伝搬する光の波長程度の繰り返しピッチを有する凹凸
形状の多数の線であるデータ記録媒体において、各記録
層に、周期的光散乱要因を構成する凹凸形状の線が、入
射光の光源の位置を一定とし入射光の角度を振った位置
であり、記録層毎に各々異なる位置に、前記光源からの
入射光を光導波層と一致する方向に回折するように記録
層毎に各々異なるピッチ間隔でもって形成された光入射
部と、周期的光散乱要因を構成する凹凸形状の線の長さ
あるいは位相もしくはその両方でデータを記録したデー
タ記録領域とを設けたことを特徴とする。

【００１３】前記構成によれば、複数積層された各記録
層の光入射部の凹凸形状の線は、光導波層と一致する方
向に回折される入射光の方向が記録層毎に各々異なる方
向となるような位置に形成されているため、各記録層の
光入射部で光導波層と一致する方向に回折される入射光
の位置は記録層毎に各々異なる。そのため、所望の記録
層の光入射部でその光導波層と一致する方向に回折され
る入射光は、他の記録層の光入射部ではその光導波層と
一致する方向に回折されず、該所望の記録層のみを伝搬
してそのデータ記録領域に到達することになり、これに
よって所望の記録層に記録されたデータのみを再生する
ことが可能となる。別の記録層に記録されたデータを再
生するためには、入射光の位置を変えることによって光
入射部で回折される入射光の方向がその光導波層と一致
する記録層を選択することで可能である。

【００１４】また、本発明では、光導波層及びその上下
の保持層からなり、データを、前記光導波層に光を伝搬
させた際に生じる散乱光による像として再生可能に記録
する周期的光散乱要因を備えた平面光導波路型記録層を
複数積層してなるデータ記録媒体であって、前記周期的
光散乱要因は前記光導波層と前記保持層との界面近傍の
前記光導波層あるいは前記保持層に周期的に形成され
た、前記光導波層を伝搬する光の波長程度の繰り返しピ
ッチを有する凹凸形状の多数の線であるデータ記録媒体
において、各記録層の同一の位置に、周期的光散乱要因
を構成する凹凸形状の線が、光導波層と一致する方向に
回折される入射光の伝搬方向が記録層毎に各々異なる方
向となるような配列の角度をもって形成された光入射部
を設けるとともに、各記録層の光入射部による入射光の
伝搬方向の延長線上に、周期的光散乱要因を構成する凹
凸形状の線の長さあるいは位相もしくはその両方でデー
タを記録したデータ記録領域を設けたことを特徴とす
る。

【００１５】前記構成によれば、複数積層された各記録
層の光入射部の凹凸形状の線は、光導波層と一致する方
向に回折される入射光が記録層毎に各々異なる方向に伝
搬されるような配列の角度をもって形成されているた
め、各記録層の光入射部で光導波層と一致する方向に回
折される入射光は記録層毎に各々異なる方向に伝搬さ
れ、該入射光の伝搬方向の延長線上に設けられたデータ
記録領域に到達する。そのため、全ての記録層に記録さ
れたデータが再生されるが、入射光の伝搬方向が記録層
毎に各々異なり、データ記録領域の位置が記録層毎に各
々異なるため、検出器の位置によってデータを取り出す
記録層を選択することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。

【００１７】図２は本発明の第１の実施の形態（但し、
特許請求の範囲には含まれない。）を示すもので、図
中、１１は光カード（データ記録媒体）、１２は検出
器、１３は再生に利用する入射光、１４は記録層Ｌ２を
伝搬する伝搬光、１５は散乱光、１６は透過光、１７は
記録層Ｌ１からの回折光、１８は記録層Ｌ３からの回折
光である。

【００１８】以下、本実施の形態の動作を説明する。

【００１９】光カード１１は多層型ホログラムを利用し
た大容量の再生専用のメモリである。転写型等で大量に
生産できるようにするとともに、多層にして大量のデー
タを蓄積できるようにしたものであり、詳細には従来例
と同様、コア層とクラッド層とを交互に複数積層、ある
いはコア層をクラッド層で挟んだものを複数積層するこ
とにより、コア層（光導波層）の上下をクラッド層（保
持層）で保持した平面光導波路型記録層を多層化したも
のである。図２では、記録層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を積層し
た例を示すが、積層数がより多くても良いことはいうま
でもない。

【００２０】また、各記録層には、周期的光散乱要因を
構成する凹凸形状の線が、光導波層と一致する方向に回
折される入射光の方向が記録層毎に各々異なる方向とな
るようなピッチ間隔をもって形成された光入射部と、周
期的光散乱要因を構成する凹凸形状の線の長さあるいは
位相もしくはその両方でデータを記録したデータ記録領
域とが設けられており、データの再生には各記録層のデ
ータ記録領域に光を正確に導くことで行う。

【００２１】なお、周期的光散乱要因は、光導波層と保
持層との界面近傍の光導波層あるいは保持層に周期的に
形成された、光導波層を伝搬する光の波長程度の繰り返
しピッチを有する凹凸形状の多数の線からなっている。

【００２２】図２を用いてカード上のデータの再生方法
を説明する。

【００２３】入射光１３が光カード１１の光入射部に角
度θ０で入射すると、記録層Ｌ２に記録された凹凸形状
の線（パターン）により角度θ２＝９０度方向に回折光
が発生し、この回折光が記録層Ｌ２内の光導波層を伝搬
光１４として伝搬する。データがパターンの長さあるい
は位相もしくはその両方で記録されているデータ記録領
域に伝搬光１４がくると、このパターンで光が散乱され
て散乱光１５が発生する。この散乱光１５を検出器１２
で検出することでデータの再生が行える。検出器１２は
ＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサー等の２次元のセンサー
アレイを用いることが好例である。

【００２４】図２（ｂ）は入射光１３に対して、各記録
層の光入射部により回折光がどのように発生するかを示
したものである。

【００２５】入射光１３が角度θ０で入射すると、光カ
ード１１の記録層Ｌ１の光入射部からの回折光１７の角
度θ１は以下のようになる。

【００２６】光カード１１の記録層Ｌ１の光入射部に記
録されたパターンでは、そのパターンのピッチ間隔（基
本周期）をｄ１とすると、 ｓｉｎ（θ１）−ｓｉｎ（θ０）＝ａ・λ／ｄ１ で求められる。ここで、λは光カード内の光の波長であ
り、空気中の波長を光カードの屈折率ｎで割った値とな
る。ｎは１．５前後であるから、光カード内での波長は
空気中の約０．６７倍になる。なお、ａは利用する回折
光の次数を表しており、ここでは＋１次回折光、即ちａ
＝＋１である。

【００２７】同様に、入射光１３が角度θ０で入射する
と、光カード１１の記録層Ｌ２の光入射部からの回折光
は伝搬光１４として記録層Ｌ２内の光導波層を伝搬す
る。角度θ２は９０度になるようにしてあり、以下のよ
うな関係にある。

【００２８】光カード１１の記録層Ｌ２の光入射部に記
録されたパターンでは、そのパターンの基本周期をｄ２
とすると、 ｓｉｎ（θ２）−ｓｉｎ（θ０）＝ａ・λ／ｄ２ で求められる。

【００２９】同様に、入射光１３が角度θ０で入射する
と、光カード１１の記録層Ｌ３の光入射部からの回折光
１８の角度θ３は以下のようになる。

【００３０】光カード１１の記録層Ｌ３の光入射部に記
録されたパターンでは、そのパターンの基本周期をｄ３
とすると、 ｓｉｎ（θ３）−ｓｉｎ（θ０）＝ａ・λ／ｄ３ で求められる。

【００３１】このように、各記録層の光入射部に記録す
るパターンの基本周期を変えることにより、回折光の方
向を変えることができる。ここでは、＋１次回折光を利
用する例を示したが、−１次回折光（ａ＝−１）を利用
しても良く、さらに、高次の回折光（ａ＝＋２，＋３，
……、またはａ＝−２，−３，……）を用いることもで
きる。

【００３２】図３に各記録層のデータ記録領域の一例
を、その散乱光（再生データ）の検出のようすとともに
示すもので、同図（ａ）は記録層Ｌ２からのデータ再生
を、同図（ｂ）は平面図を示す。

【００３３】記録層Ｌ２内を伝搬光１４が光入射部から
伝搬してデータ記録領域に到達すると、光カード１１の
記録層Ｌ２のデータ記録領域に記録されたパターンによ
り散乱光１５が発生し、この散乱光１５を検出器１２で
取り込むことでデータの再生が行える。記録層Ｌ１のデ
ータ記録領域に記録されたパターンを読み出すために
は、光入射部に入射する光の入射角を変えて、回折光が
記録層Ｌ１内の光導波層を伝搬するようにする。同様
に、記録層Ｌ３のデータ記録領域に記録されたパターン
を読み出すためには、光入射部に入射する光の入射角を
変えて、回折光が記録層Ｌ３内の光導波層を伝搬するよ
うにする。このように、入射光の角度を調整すること
で、光の伝搬を制御し、各層に記録されたデータを別々
に検出できる。

【００３４】図４は各記録層の光入射部のパターンの具
体例、ここでは前述したパターンの基本周期を変えて形
成した例を示すもので、１１１は記録層Ｌ１のパター
ン、１１２は記録層Ｌ２のパターン、１１３は記録層Ｌ
３のパターンである。光入射部に形成するパターンは、
光導波層（コア層）に対してそれを囲む保護層（クラッ
ド層）の屈折率を低くしておき、コア層とクラッド層と
の界面に凹凸をつけることで形成することが好例であ
る。このように、基本周期を変えることで、入射光の角
度によって光の伝搬する記録層が変わり、各層のデータ
を分離して再生できる。

【００３５】図５は各記録層のデータ記録領域のパター
ンの他の例を、データ再生のようすとともに示すもの
で、同図（ａ）は記録層Ｌ２からのデータ再生、同図
（ｂ）は記録層Ｌ３からのデータ再生のようすを示す。

【００３６】データ記録領域のパターンも、光導波層
（コア層）に対してそれを囲む保護層（クラッド層）の
屈折率を低くしておき、コア層とクラッド層との界面に
凹凸をつけることで形成することが好例である。図３で
は各層のデータ記録領域のパターンの基本周期を全て同
一としているが、この図５では各層のデータ記録領域の
パターンの基本周期を、各層の光入射部のパターンの基
本周期とそれぞれ同一としている。このようにすると、
各記録層に形成するパターンの基本周期を一つに統一で
き、製造が容易になる。

【００３７】しかし、データ記録領域からの散乱光（１
５，１９）の方向がパターンの基本周期によって変わる
ので、データ記録領域の記録位置をパターンの基本周期
に応じて変えることが好例である。また、検出器１２の
位置を記録層毎、即ちパターンの基本周期毎に変えても
良い。

【００３８】図６は本発明の第２の実施の形態を示すも
ので、ここでは光カードの各記録層の光入射部を示して
いる。第１の実施の形態では、各層に記録する光入射部
のパターンの基本周期を変える例を示したが、この実施
の形態では、各層に記録する光入射部のパターンの位置
を変えた例を示す。

【００３９】図６（ａ）は光入射部の中心に形成された
第１層のパターン２１を、図６（ｂ）は光入射部の左側
に形成された第２層のパターン２２を、図６（ｃ）は光
入射部の右側に形成された第３層のパターン２３を示し
ている。

【００４０】このように、光入射部の位置が変わると入
射光の角度が変わり（但し、入射光の光源の位置は一定
と仮定する。）、これによって光を伝搬させる記録層を
選択できる。ここでは、光入射部を左右に振った例を示
したが、紙面に対して上下方向に振ることも好例であ
る。また、パターンの基本周期は同一とした例を示して
いるが、位置とパターンの基本周期の両方を変えて光入
射部を形成することも好例である。両者を組み合わせる
と、さらに多くの層の選択が可能となる。

【００４１】図７は本発明の第３の実施の形態を示すも
ので、ここでは光カードの各記録層を示している。第
１、第２の実施の形態では、光を伝搬させる記録層を選
択しているが、この実施の形態では、光を伝搬させる方
向を選択して記録層毎の選択を行うようにした例を示
す。

【００４２】図７（ａ）は光入射部のパターン３１ａ及
びデータ記録領域のパターン３１ｂからなる第１層のパ
ターン３１を、図７（ｂ）は光入射部のパターン３２ａ
及びデータ記録領域のパターン３２ｂからなる第２層の
パターン３２を、図７（ｃ）は光入射部のパターン３３
ａ及びデータ記録領域のパターン３３ｂからなる第３層
のパターン３３を示している。

【００４３】第２層の光入射部のパターン３２ａは紙面
に対して光が水平に伝搬するように形成されており、パ
ターン３２ａで入射した光が紙面に水平に伝搬し、デー
タ記録領域のパターン３２ｂにより光が散乱されてでて
くる。その光を紙面に対して手前あるいは奥に配置した
検出器（図示しない）で検出してデータを再生する。

【００４４】第１層の光入射部のパターン３１ａは紙面
に対して右下がりに形成されており、入射した光は紙面
の右下方向に伝搬する。従って、光入射部の位置は第２
層と同一でも、検出器の位置を下方に変えることで、第
１層のデータ記録領域のパターン３１ｂのデータを検出
できる。同様に、第３層の光入射部のパターン３３ａは
紙面に対して右上がりに形成されており、入射した光は
紙面の右上方向に伝搬する。従って、光入射部の位置は
第１層、第２層と同一でも、検出器の位置を上方に変え
ることで、第３層のデータ記録領域のパターン３３ｂの
データを検出できる。

【００４５】このように、パターンの傾き（配列の角
度）を各層毎に変えることで、光入射部の位置が同一で
もデータ記録領域の位置を変えることができ、検出器を
動かすことで各層に形成されたデータを選択的に再生す
ることができる。

【００４６】また、これまで説明した実施の形態を組み
合わせて用いると、さらに高密度なカード記録を実現で
きる。

【００４７】周期的光散乱要因を構成する凹凸形状の線
も、光導波層（コア層）に対してそれを囲む保持層（ク
ラッド層）の屈折率を低くしておき、コア層とクラッド
層との界面に凹凸をつけることで形成することを示した
が、コアに他のイオンを注入しても、あるいは歪みを加
えて光学的な凹凸形状を形成しても良い。

【００４８】

【００４９】

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように 、本発明によれば、
複数積層された各記録層の光入射部の凹凸形状の線は、
光導波層と一致する方向に回折される入射光の方向が記
録層毎に各々異なる方向となるような位置に形成されて
いるため、各記録層の光入射部で光導波層と一致する方
向に回折される入射光の位置は記録層毎に各々異なる。
そのため、所望の記録層の光入射部でその光導波層と一
致する方向に回折される入射光は、他の記録層の光入射
部ではその光導波層と一致する方向に回折されず、該所
望の記録層のみを伝搬してそのデータ記録領域に到達す
ることになり、これによって所望の記録層に記録された
データのみを再生することが可能となる。従って、デー
タを高密度に記録し、入射光の位置を変えるだけで記録
された情報を別々に再生できる。

【００５１】また、本発明によれば、複数積層された各
記録層の光入射部の凹凸形状の線は、光導波層と一致す
る方向に回折される入射光が記録層毎に各々異なる方向
に伝搬されるような配列の角度をもって形成されている
ため、各記録層の光入射部で光導波層と一致する方向に
回折される入射光は記録層毎に各々異なる方向に伝搬さ
れ、該入射光の伝搬方向の延長線上に設けられたデータ
記録領域に到達する。そのため、全ての記録層に記録さ
れたデータが再生されるが、入射光の伝搬方向が記録層
毎に各々異なり、データ記録領域の位置が記録層毎に各
々異なるため、検出器の位置によってデータを取り出す
記録層を選択することができる。従って、データを高密
度に記録し、検出器の位置を変えるだけで記録された情
報を別々に再生できる。

【００５２】これらの発明によれば、光入射部とデータ
記録領域を同一プロセスで形成でき、データに対する光
の入射位置を正確に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のデータ記録媒体の一例を示す構成図

【図２】本発明の第１の実施の形態を示す構成図

【図３】第１の実施の形態におけるデータ記録領域の一
例を示す説明図

【図４】第１の実施の形態における光入射部のパターン
の具体例を示す構成図

【図５】第１の実施の形態におけるデータ記録領域の他
の例を示す構成図

【図６】本発明の第２の実施の形態を示す構成図

【図７】本発明の第３の実施の形態を示す構成図

【符号の説明】

１１：光カード、１２：検出器、１３：入射光、１４：
伝搬光、１５，１９：記録層Ｌ２，Ｌ３からの散乱光、
１６：透過光、１７，１８：記録層Ｌ１，Ｌ３からの回
折光、２１，２２，２３：第１，第２，第３層の光入射
部のパターン、３１，３２，３３：第１，第２，第３層
のパターン、１１１，１１２，１１３：記録層Ｌ１，Ｌ
２，Ｌ３の光入射部のパターン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ０６Ｋ 19/00 Ｄ (72)発明者 上野 雅浩 東京都千代田区大手町２丁目３番１号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 山本 学 東京都千代田区大手町２丁目３番１号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−101735（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−83135（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−337756（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−345419（ＪＰ，Ａ) 特開2000−19938（ＪＰ，Ａ) 特開2000−19939（ＪＰ，Ａ) 国際公開01／057602（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/00 - 7/135 G03H 1/00 - 5/00 G06K 7/00 - 7/14 G06K 19/00 - 19/08 G11C 13/00 - 13/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光導波層及びその上下の保持層からな
   り、データを、前記光導波層に光を伝搬させた際に生じ
   る散乱光による像として再生可能に記録する周期的光散
   乱要因を備えた平面光導波路型記録層を複数積層してな
   るデータ記録媒体であって、前記周期的光散乱要因は前
   記光導波層と前記保持層との界面近傍の前記光導波層あ
   るいは前記保持層に周期的に形成された、前記光導波層
   を伝搬する光の波長程度の繰り返しピッチを有する凹凸
   形状の多数の線であるデータ記録媒体において、 各記録層に、 周期的光散乱要因を構成する凹凸形状の線が、入射光の
   光源の位置を一定とし入射光の角度を振った位置であ
   り、記録層毎に各々異なる位置に、前記光源からの入射
   光を光導波層と一致する方向に回折するように記録層毎
   に各々異なるピッチ間隔でもって形成された光入射部
   と、 周期的光散乱要因を構成する凹凸形状の線の長さあるい
   は位相もしくはその両方でデータを記録したデータ記録
   領域とを設けたことを特徴とするデータ記録媒体。
2. 【請求項２】 光導波層及びその上下の保持層からな
   り、データを、前記光導波層に光を伝搬させた際に生じ
   る散乱光による像として再生可能に記録する周期的光散
   乱要因を備えた平面光導波路型記録層を複数積層してな
   るデータ記録媒体であって、前記周期的光散乱要因は前
   記光導波層と前記保持層との界面近傍の前記光導波層あ
   るいは前記保持層に周期的に形成された、前記光導波層
   を伝搬する光の波長程度の繰り返しピッチを有する凹凸
   形状の多数の線であるデータ記録媒体において、 各記録層の同一の位置に、周期的光散乱要因を構成する
   凹凸形状の線が、光導波層と一致する方向に回折される
   入射光の伝搬方向が記録層毎に各々異なる方向となるよ
   うな配列の角度をもって形成された光入射部を設けると
   ともに、 各記録層の光入射部による入射光の伝搬方向の延長線上
   に、周期的光散乱要因を構成する凹凸形状の線の長さあ
   るいは位相もしくはその両方でデータを記録したデータ
   記録領域を設けたことを特徴とするデータ記録媒体。