JP4281416B2

JP4281416B2 - ホログラム記録媒体および記録再生装置

Info

Publication number: JP4281416B2
Application number: JP2003152522A
Authority: JP
Inventors: 隆久原; 治彦河野; 毅日下部; 敏幸尾川; 寛司辻
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2023-05-29
Also published as: JP2004354712A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はホログラム記録媒体と、このホログラム記録媒体を用いた記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報記録技術の向上に従い、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、熱相変化媒体の記録密度は飛躍的に上がっている。しかし、各記録方式ともｂｉｔｂｙｂｉｔの記録方式であり、１ｂｉｔ単位で記録再生を行わざるを得ないため、データ転送速度に限界があり、高速多重通信の時代の要請に答えられないという問題を生じている。このような、時代の進展に対し、次世代の高記録密度、高速データ転送速度を兼ね備えた記録方式として、ホログラムメモリが注目されている（例えば、特許文献１に記載）。
【０００３】
ホログラムメモリの開発においては、高速で安定して記録再生でき、安価な記録メディアであることが必要となる。現状では無機又は有機ホログラム材料の開発が行われており、ニオブ酸リチウム、カルコゲナイト系材料、フォトポリマー、アゾベンゼン系材料、フォトリフラクティブ材料、ジアリールエテン系材料、フルキド系材料などの材料が検討されている。
【０００４】
特にフォトポリマーやアゾベンゼン系材料等が注目されているが、フォトポリマーなどの材料は感光性が強く、蛍光灯の下や太陽光に直接暴露すると感光されてしまい、情報の記録ができなくなる。そのため、光を透過しない感光防止ケースに入れ、記録用窓を設けて、シャッタ機構などを用いて、記録時だけ光が記録媒体に入射するように工夫されている。
【０００５】
また、シャッタ機構を設けない場合は、感光防止ケースごとドライブ内にローディングして、ドライブ内で外光の影響を受けない状態で感光防止ケースから記録媒体を取り出し記録再生するという方法を取るという試みもなされている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−６６９７６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、感光防止ケースに入れることにより、記録媒体の大きさが大きくなり持ち運びにくくなると共に、同一のドライブで従来のＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ＋Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷなどの記録媒体との互換性が保てなくなる。また、感光防止ケースのローディングやシャッタの開け閉め機構などが複雑になるという問題点がある。
【０００８】
そこで本発明は、感光防止のケースに入れることなく、記録再生できるホログラム記録媒体および記録再生装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、情報光と記録用参照光との干渉によって生じる干渉縞を記録して、再生用参照光により前記情報光を再生させることによって、情報を記録再生させるホログラム記録装置で用いられるホログラム記録媒体において、少なくとも情報を記録する記録層の周囲に、情報光及び記録用再生光を吸収または反射し遮蔽するための光遮蔽層を設け、この光遮蔽層に対し特定の波長で閾値強度以上の光が照射されている時だけ光遮蔽層の光の透過率が増加して遮蔽層を光が透過して、前記記録層への干渉縞の書き込みと前記記録層からの情報の再生を可能とするホログラム記録媒体である。
【００１０】
これにより、シャッタ機構などの機械的遮光手段を用いることなく、情報の記録時と再生時にだけ記録層に光が照射されるため、外光による感光の影響を受けずに情報の記録と再生が可能なホログラム記録媒体を実現することができる。
【００１１】
また、感光防止ケースを用いる必要がないため、ホログラム記録媒体の小型化が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、情報光と記録用参照光との干渉によって生じる干渉縞を記録して、再生用参照光により情報光を再生させることによって、情報を記録再生させるホログラム記録装置で用いられるホログラム記録媒体において、少なくとも情報を記録する記録層の周囲に、情報光及び記録用再生光を吸収または反射し遮蔽するための光遮蔽層を設け、この光遮蔽層に対し特定の波長で閾値強度以上の光が照射されている時だけ光遮蔽層の光の透過率が増加して遮蔽層を光が透過して、記録層への干渉縞の書き込みと記録層からの情報の再生を可能とするホログラム記録媒体であり、光遮蔽層に対し特定の波長で閾値強度以上の光が照射されている時だけ光遮蔽層の光の透過率が増加して遮蔽層を光が透過することにより、情報の記録時と再生時にだけ記録層に光が照射される。
【００１３】
請求項２記載の発明は、情報光と記録用参照光との干渉によって生じる干渉縞を記録して、再生用参照光により情報光を再生させることによって、情報を記録再生させるホログラム記録装置で用いられるホログラム記録媒体において、少なくとも情報を記録する記録層の周囲に、情報光及び記録用再生光を吸収または反射し遮蔽するための光遮蔽層を設け、この光遮蔽層に対して特定の波長で閾値強度以上の光が照射されて、非可逆的に光遮蔽層の光の透過率が増加して、記録層への干渉縞の書き込みと記録層からの情報の再生を可能とするホログラム記録媒体であり、光遮蔽層に対して特定の波長で閾値強度以上の光が照射されて、非可逆的に光遮蔽層の光の透過率が増加することにより、情報の記録時と再生時にだけ記録層に光が照射される。
【００１４】
請求項３記載の発明は、情報光と記録用参照光との干渉によって生じる干渉縞を記録して、再生用参照光により情報光を再生させることによって、情報を記録再生させるホログラム記録装置で用いられるホログラム記録媒体において、基板上に設けられた光反射層の上に情報を記録する記録層を設け、少なくとも記録層の周囲に、情報光及び記録用再生光を吸収または反射し遮蔽するための光遮蔽層を設け、この光遮蔽層に対し特定の波長で閾値強度以上の光が照射されている時だけ光遮蔽層の光の透過率が増加して遮蔽層を光が透過して、記録層への干渉縞の書き込みと記録層からの情報の再生を可能とするホログラム記録媒体であり、光反射層を設けたホログラム記録媒体においても、光遮蔽層に対し特定の波長で閾値強度以上の光が照射されている時だけ光遮蔽層の光の透過率が増加して遮蔽層を光が透過することにより、情報の記録時と再生時にだけ記録層に光が照射される。
【００１５】
請求項４記載の発明は、情報光と記録用参照光との干渉によって生じる干渉縞を記録して、再生用参照光により情報光を再生させることによって、情報を記録再生させるホログラム記録装置で用いられるホログラム記録媒体において、基板上に設けられた光反射層の上に情報を記録する記録層を設け、少なくとも記録層の周囲に、情報光及び記録用再生光を吸収または反射し遮蔽するための光遮蔽層を設け、この光遮蔽層に対して特定の波長で閾値強度以上の光が照射されて、非可逆的に光遮蔽層の光の透過率が増加して、記録層への干渉縞の書き込みと記録層からの情報の再生を可能とするホログラム記録媒体であり、光反射層を設けたホログラム記録媒体においても、光遮蔽層に対して特定の波長で閾値強度以上の光が照射されて、非可逆的に光遮蔽層の光の透過率が増加することにより、情報の記録時と再生時にだけ記録層に光が照射される。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１、２、３、４記載のホログラム記録媒体において、記録層の材料がフォトポリマーであることを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項１、２、３、４記載のホログラム記録媒体において、記録層の材料がアゾベンゼンまたはその化合物であることを特徴とする。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項１、２、３、４記載のホログラム記録媒体において、記録層の材料がカルコゲナイト系化合物であることを特徴とする。
【００１９】
請求項８記載の発明は、請求項１、２、３、４記載のホログラム記録媒体において、記録層の材料がニオブ酸リチウム系化合物であることを特徴とする。
【００２０】
請求項９記載の発明は、請求項１、２、３、４記載のホログラム記録媒体において、記録層の材料がフォトリフラクティブ材料であることを特徴とする。
【００２１】
請求項５から請求項９記載のいずれの発明においても、記録層の材料として上記のものを用いることにより、大容量記録が可能なホログラム記録媒体を実現することができる。
【００２２】
請求項１０記載の発明は、請求項１、２、３、４記載のホログラム記録媒体において、光遮蔽層の材料がシアニン系色素、フタロシアニン系色素、アゾ系色素、ジアリールエテン系色素、フルキド系色素またはスピロピラン系色素のいずれかまたは混合物であることを特徴とする。
【００２３】
光遮蔽層の材料をこれらのものとすることにより、光遮蔽層に対し特定の波長で閾値強度以上の光が照射されている時だけ光遮蔽層の光の透過率を増加させ、あるいは、光遮蔽層に対して特定の波長で閾値強度以上の光を照射して、非可逆的に光遮蔽層の光の透過率を増加させることができ、情報の記録時と再生時にだけ記録層に光が照射されることを可能とすることができる。
【００２４】
請求項１１記載の発明は、請求項３、４記載のホログラム記録媒体において、光反射層の材料がアルミニウムであることを特徴とする。
【００２５】
光反射層をアルミニウムで形成することにより、低コストで反射率が良好で、基板及び記録層との密着性が高く安定な反射層を得るという作用効果を得ることができる。
【００２６】
請求項１２記載の発明は、請求項１から請求項１１のいずれかに記載のホログラム記録媒体に参照光と信号光とを干渉させて、情報を書き込む光学系を備え、ホログラム記録媒体に書き込まれた情報を読取るための検出器を備えたことを特徴とする記録再生装置である。
【００２７】
これにより、シャッタ機構などの機械的遮光手段を用いることなく、情報の記録時と再生時にだけ記録層に光を照射して記録再生が可能であるため、簡単な構成で、外光による感光の影響を受けずに情報の記録と再生が可能な記録再生装置を実現することができる。
【００２８】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図１から図３に基づいて説明するが、本発明がこれらの実施の形態に限定されるものでないことは言うまでもない。
【００２９】
図１は本発明の実施の形態における光情報記媒体の基本的構成を示す構成図である。
【００３０】
図２は本発明の実施の形態における光情報記録媒体と記録再生装置の全体構成を示す構成図である。図３は本発明の実施の形態における光情報記録のメカニズムを示す構成図である。
【００３１】
始めに、図１を用いて、本実施の形態における光情報記録媒体の構成について説明する。この光情報記録媒体は、厚さが０．６ｍｍ以下のポリカーボネート等によって形成された円板状若しくは、カード状の透明基板１の一面に形成される。
【００３２】
この透明基板１の上に、情報光及び記録用再生光を吸収し遮蔽するための下部遮蔽層２を、通常の室内光や太陽光の透過光が透過しない程度の厚さ、例えば１０μｍ以上の適宜検討された厚さとなるように形成する。下部遮蔽層２を形成する物質としては、フォトンモードやサーマルモードで光の透過率が変化する材料であれば使用でき、材料系としては、フォトクロミック材料、染料、サーモクロミック材料などが使用できる。本実施の形態ではフタロシアニンからなり、厚さ２０μｍの下部遮蔽層２を設けた。
【００３３】
その後、ボリュームホログラフィを利用して情報が記録される情報層としてのホログラム層３を設ける。ホログラム材料としては、ニオブ酸リチウム、カルコゲナイト系材料、フォトポリマー、アゾベンゼン系材料、フォトリフラクティブ材料、ジアリールエテン系材料、フルキド系材料などの材料が使用可能である。
【００３４】
本実施の形態では、デュポン社製フォトポリマーＨＲＦ−６００（製品名）等を使用している。このホログラム層３の上に更に、情報光及び記録用再生光を吸収し遮蔽するための上部遮蔽層４を形成する。ここでは、フタロシアニンからなり、厚さ２０μｍの上部遮蔽層４を設けた。その後、透明基板１と同材質のポリカーボネートの保護層５を設け、この順番で積層して、多層構造の記録媒体６を構成する。
【００３５】
次にこの多層の記録媒体６を図２に示された記録再成装置７に取り付ける。
【００３６】
この記録再成装置７においては、記録時は、レーザー光源８からの光をレンズ９を通して光束１０を広げた後、ビームスプリッター１１により２方向の光束に分割する。この片方の光束１０の光路に空間変調器１２を挿入し外部信号を平面空間変調した後、光を空間変調器１２に入力し強度変調して信号光１３とする。もう片方の光束１０の光路に反射鏡１４、１５を入れて光路を変更し、参照光１６とする。
【００３７】
その後、この参照光１６を強度変調した信号光１３と交差させて干渉するように設定した。信号光１３と参照光１６が交差干渉する位置に、図１で説明した構造を持つ多層記録媒体１７を挿入する。
【００３８】
次に上部遮蔽層４の機能と本発明のメカニズムを図３により説明する。
【００３９】
参照光１６と信号光１３との重なり領域が、記録媒体６の上部遮蔽層４の位置で最大となり、ホログラム層３にホログラム干渉領域１９が重なるように、光学系を調整する。この時、レーザー光の強度は上部遮蔽層４で最大となる。
【００４０】
上部遮蔽層４を形成するフタロシアニンは、基底状態では波長７００ｎｍ近傍に強い吸収極大域が存在するが、レーザー光照射により励起状態が生成されて基底状態の強い吸収が減少し、この波長帯域の光の透過率が増加する。
【００４１】
すると参照光１６と信号光１３とが重なっている上部遮蔽層４の領域にレーザー光の窓が空いた、スルホール領域１８が出現する。この時、参照光１６と信号光１３とがホログラム層３にまで到達し、ホログラム記録が可能となる。読み出し時には強度を調整した参照光１６を照射する事により、上部遮蔽層４と下部遮蔽層２に、上述した原理に基づいてレーザー光の窓を開け再生読み出しを行うことができる。
【００４２】
このように、上部遮蔽層４での透過率の増加は照射されたレーザー光の強度によって制御される。レーザー光の照射中は、レーザー光の光強度に依存して励起状態が定常的に生成し高い透過率を保持するが、レーザー光の照射を止めると可逆的に元の低い透過率に戻る。この特性を利用すると書き込み時には遮蔽層にレーザー光の窓が空くために、書き込み光が記録層にまで到達し、ホログラム記録が可能となる。読み出し時には参照光を照射する事により、遮蔽層にレーザー光の窓を開け再生読み出しを行うことができる。
【００４３】
以上においては、上部遮蔽層４をフタロシアニンによって形成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、本発明によるホログラム記録媒体では、遮蔽層を形成する物質としては、フォトンモードやサーマルモードで光の透過率が変化する材料であればよく、フォトクロミック材料、染料、サーモクロミック材料などが使用できる。一例をあげるとシアニン系色素、フタロシアニン系色素、アゾ系色素、ジアリールエテン系色素、フルキド系色素、スピロピラン系色素を使用することができる。
【００４４】
フルキド化合物は波長３５０ｎｍ付近に吸収極大域があり紫外線を照射すると可視域である波長４９０ｎｍに吸収極大を持つフルキド閉環体となり、波長６３２近傍の光を吸収しない特性となる。また、波長４９０ｎｍの光を照射すると無色のフルキド化合物に戻る。このことから、波長４９０ｎｍ近傍の光で遮蔽層に窓を開け書き込み読み出しを行うことができる。
【００４５】
また、特開平３−１１１４０２号公報に記載されたシアニン系色素と有機ホウ素のアンモニウム塩の混合物は通常青色発色していて、近赤外領域に吸収極大を持ち、通常の室内の光では退色しないが、波長８２０ｎｍ近傍の光を照射する事により分解が起こり無色となり光を透過するようになる。その他のフォトクロミック材料やサーモクロミック材料でも光または熱による脱色作用を利用して、遮断層に可逆的または非可逆的に窓を開けることができ、記録層に安定に情報を記録し、読み出すことが可能となる。
【００４６】
また、透明基板１の上に金属などからなる光反射層を設け、その上に情報記録層であるホログラム層を設けた記録媒体に対して、上述した遮蔽層を形成することもできる。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、本発明のホログラム記録媒体によれば、シャッタ機構などの機械的遮光手段を用いることなく、情報の記録時と再生時にだけ記録層に光が照射されるため、外光による感光の影響を受けずに情報の記録と再生が可能となる。
【００４８】
これにより、フォトポリマーやアゾベンゼンなどの材料で、蛍光灯の下や太陽光のもとで、光を透過しない感光防止ケースに入れたり、シャッタ機構の付いた記録用窓を設けなくとも記録媒体に容易に記録再生でき、同一のドライブで従来のＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ＋Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷなどの記録媒体との互換性を保って使用できるホログラム記録媒体を実現できる。
【００４９】
また、本発明の記録再生装置によれば、シャッタ機構などの機械的遮光手段を用いることなく、情報の記録時と再生時にだけ記録層に光を照射して記録再生が可能であるため、簡単な構成で、外光による感光の影響を受けずに情報の記録と再生が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における光情報記媒体の基本的構成を示す構成図
【図２】本発明の実施の形態における光情報記録媒体と記録再生装置の全体構成を示す構成図
【図３】本発明の実施の形態における光情報記録のメカニズムを示す構成図
【符号の説明】
１透明基板
２下部遮蔽層
３ホログラム層
４上部遮蔽層
５保護層
６記録媒体
７記録再成装置
８レーザー光源
９レンズ
１０光束
１１ビームスプリッター
１２空間変調器
１３信号光
１４反射鏡
１５反射鏡
１６参照光
１７多層記録媒体
１８スルホール領域
１９ホログラム干渉領域

Claims

情報光と記録用参照光との干渉によって生じる干渉縞を記録して、再生用参照光により前記情報光を再生させることによって、情報を記録再生させるホログラム記録装置で用いられるホログラム記録媒体において、少なくとも情報を記録する記録層の周囲に、情報光及び記録用再生光を吸収または反射し遮蔽するための光遮蔽層を設け、この光遮蔽層に対し特定の波長で閾値強度以上の光が照射されている時だけ光遮蔽層の光の透過率が増加して遮蔽層を光が透過して、前記記録層への干渉縞の書き込みと前記記録層からの情報の再生を可能とすることを特徴とするホログラム記録媒体。
情報光と記録用参照光との干渉によって生じる干渉縞を記録して、再生用参照光により前記情報光を再生させることによって、情報を記録再生させるホログラム記録装置で用いられるホログラム記録媒体において、少なくとも情報を記録する記録層の周囲に、情報光及び記録用再生光を吸収または反射し遮蔽するための光遮蔽層を設け、この光遮蔽層に対して特定の波長で閾値強度以上の光が照射されて、非可逆的に光遮蔽層の光の透過率が増加して、前記記録層への干渉縞の書き込みと前記記録層からの情報の再生を可能とすることを特徴とするホログラム記録媒体。
情報光と記録用参照光との干渉によって生じる干渉縞を記録して、再生用参照光により前記情報光を再生させることによって、情報を記録再生させるホログラム記録装置で用いられるホログラム記録媒体において、基板上に設けられた光反射層の上に情報を記録する記録層を設け、少なくとも前記記録層の周囲に、情報光及び記録用再生光を吸収または反射し遮蔽するための光遮蔽層を設け、この光遮蔽層に対し特定の波長で閾値強度以上の光が照射されている時だけ光遮蔽層の光の透過率が増加して遮蔽層を光が透過して、前記記録層への干渉縞の書き込みと前記記録層からの情報の再生を可能とすることを特徴とするホログラム記録媒体。
情報光と記録用参照光との干渉によって生じる干渉縞を記録して、再生用参照光により前記情報光を再生させることによって、情報を記録再生させるホログラム記録装置で用いられるホログラム記録媒体において、基板上に設けられた光反射層の上に情報を記録する記録層を設け、少なくとも前記記録層の周囲に、情報光及び記録用再生光を吸収または反射し遮蔽するための光遮蔽層を設け、この光遮蔽層に対して特定の波長で閾値強度以上の光が照射されて、非可逆的に光遮蔽層の光の透過率が増加して、前記記録層への干渉縞の書き込みと前記記録層からの情報の再生を可能とすることを特徴とするホログラム記録媒体。
前記記録層の材料がフォトポリマーであることを特徴とする請求項１、２、３、４記載のホログラム記録媒体。
前記記録層の材料がアゾベンゼンまたはその化合物であることを特徴とする請求項１、２、３、４記載のホログラム記録媒体。
前記記録層の材料がカルコゲナイト系化合物であることを特徴とする請求項１、２、３、４記載のホログラム記録媒体。
前記記録層の材料がニオブ酸リチウム系化合物であることを特徴とする請求項１、２、３、４記載のホログラム記録媒体。
前記記録層の材料がフォトリフラクティブ材料であることを特徴とする請求項１、２、３、４記載のホログラム記録媒体。
前記光遮蔽層の材料がシアニン系色素、フタロシアニン系色素、アゾ系色素、ジアリールエテン系色素、フルキド系色素またはスピロピラン系色素のいずれかまたは混合物であることを特徴とする請求項１、２、３、４記載のホログラム記録媒体。
前記光反射層の材料がアルミニウムであることを特徴とする請求項３、４記載のホログラム記録媒体。
請求項１から請求項１１のいずれかに記載のホログラム記録媒体に参照光と信号光とを干渉させて、情報を書き込む光学系を備え、前記ホログラム記録媒体に書き込まれた情報を読取るための検出器を備えたことを特徴とする記録再生装置。