JP4501474B2 - ホログラフィック記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

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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。
大容量のディジタル情報を保存できるストレージ技術の1つとして、ホログラフィックメモリがある。
このホログラフィックメモリは、高速大容量であるという点で優れているが、ホログラフィックメモリのシステムが大型且つ高価となるという問題点がある。
これは、記録時に用いるレーザ光に、可干渉性と波長安定性とが要求されるため、レーザ光源が大型且つ高価になってしまうためである(例えば特許文献1)。
特開2002−207412号公報
上記のようなホログラフィックメモリのシステムにおいて、レーザ光源が大型且つ高価であることから、これを複数設けることが困難であり、従って、ホログラフィックメモリは、単一の光源からのレーザ光によって、順次照射して、情報を再生することになり、再生データレートが限定されてしまうという問題点があった。
この発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、安価なレーザダイオードを複数用いて、同時に複数箇所でホログラムセルを照射し、情報を再生して、再生データレートを大幅に向上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。
本発明者は、鋭意研究の結果、X軸方向を行、Y軸方向を列とした2次元アレイ状に配列したホログラムセルからなり、各ホログラムセルに、Y軸方向から信号光、Z軸方向から参照光を照射してホログラムを形成しておいたホログラフィック記録媒体に対して、同様の2次元アレイ状に配列された複数のレーザダイオードのうち、各行について1個のレーザダイオードからZ軸方向に、同時に再生用参照光を照射して、複数の撮像素子から同時に情報を再生すれば、再生データレートを大幅に向上できることが分かった。
即ち、以下の本発明により上記目的を達成することができる。
(1)X軸方向を行及びY軸方向を列として2次元アレイ状に配置された複数のホログラムセルからなり、各ホログラムセルは記録層を有し、X軸方向又はZ軸方向のいずれか一方から再生用参照光を照射したときにY軸方向に回折光が発生するようにホログラムが形成されるとともに、Y軸方向に隣接するホログラムセルからの回折光を透過するように構成され、且つ、前記Y軸方向の回折光を各行の端部からそれぞれ得ることができるように配置され、前記記録層は、前記X軸方向に沿って形成され、且つ、Y軸方向及びZ軸方向に対し約45°の角度をなす平面状であることを特徴とするホログラフィック記録媒体。
X軸方向を行及びY軸方向を列として2次元アレイ状に配置された複数のホログラムセルからなり、各ホログラムセルは記録層を有し、X軸方向又はZ軸方向のいずれか一方から再生用参照光を照射したときにY軸方向に回折光が発生するようにホログラムが形成されるとともに、Y軸方向に隣接するホログラムセルからの回折光を透過するように構成され、且つ、前記Y軸方向の回折光を各行の端部からそれぞれ得ることができるように配置され、前記記録層は、前記Z軸方向に沿って形成され、且つ、X軸方向及びY軸方向に対し約45°の角度をなす平面状であることを特徴とする(1)に記載のホログラフィック記録媒体。
)前記ホログラムセルは、6面体形状であって、断面が直角3角形の3角柱形状の一対の基板と、前記記録層とを有してなり、前記一対の基板は、直角3角形における斜辺が向き合うように配置され、且つ、前記記録層は、対向する前記斜辺を含む斜面の間に形成されていることを特徴とする()又は()に記載のホログラフィック記録媒体。
)頂角が約45°及び約135°とされた平行4辺形断面の、複数の4角柱基板と、前記記録層とを有してなり、前記4角柱基板は、前記平行4辺形の平行な一対の平面が順次重なるように配置され、前記記録層は、前記重なる平面の間に配置されていることを特徴とする()又は()に記載のホログラフィック記録媒体。
)断面が直角2等辺3角形の2枚の3角柱基板を有してなり、前記複数の4角柱基板を、前記記録層が平行になるように連結された連結体の両端面の記録層を、前記直角2等辺3角形の斜辺を含む斜面と、前記4角柱基板の平面との間に挟み込むように、前記3角柱基板が取り付けられていることを特徴とする()に記載のホログラフィック記録媒体。
)前記基板は、断面が直角2等辺3角形状とされ、3角柱の軸方向の長さと、前記直角二等辺3角形における直交する2辺の長さとが等しくされていることを特徴とする()に記載のホログラフィック記録媒体。
)全体が6面体形状であり、前記4角柱基板の長さ方向両端面により、前記6面体の一対の端面が構成されていることを特徴とする(又は)に記載のホログラフィック記録媒体。
)前記各ホログラムセルには、予め情報がホログラフィック記録されてから、一体に組立てられていることを特徴とする(1)乃至()のいずれかに記載のホログラフィック記録媒体。
)前記ホログラフィック記録媒体の外周における少なくとも記録及び再生時の光ビームの通過部分に設けられた反射防止コート層を有することを特徴とする(1)乃至()のいずれかに記載のホログラフィック記録媒体。
(1)断面がほぼ直角2等辺3角形で、3角柱形状の第1の基板における斜面にホログラフィック記録材料からなる記録層を形成する工程と、前記第1の基板と同一形状の第2の基板を、その斜面が、前記第1の基板における斜面との間に、前記記録層を挟み込むように取り付けて、6面体のホログラムセルを形成する工程と、複数の前記ホログラムセルを、X軸方向を行及びY軸方向を列として2次元アレイ状に、且つ、前記記録層がZ軸方向に沿って配置された状態で、Y軸方向に発生した回折光が行の端部から出射するように、Y軸方向に並べて一体化する工程と、を有してなるホログラフィック記録媒体の製造方法。
(1)前記第1及び第2の基板の長さと、直角2等辺3角形における直交する2辺の長さとが等しくされていて、これらが前記ホログラムセルが立方体となるように接合することを特徴とする(1)に記載のホログラフィック記録媒体の製造方法。
(1)前記第1及び第2の3角柱基板及び記録層の長さを、前記ホログラフィック記録媒体の一辺の長さと等しくして、前記ホログラフィック記録媒体の一対の端面を、前記第1及び第2の基板の軸方向両端面により構成することを特徴とする(1)に記載のホログラフィック記録媒体の製造方法。
(1)断面がほぼ直角2等辺3角形の第1の3角柱基板における斜面にホログラフィック記録材料からなる記録層を形成する工程と、頂角が、約45°及び約135°で、前記直角2等辺3角形の斜辺と等しい長さの一対の平面を有する断面平行4辺形の第1の4角柱基板を、前記一対の平面のうち一方の平面と前記斜面との間に、前記記録層を挟み込むように取り付ける工程と、前記一対の平面の他方の平面にホログラフィック記録材料からなる第2の記録層を形成する工程と、前記第1の4角柱基板と同一形状の第2の4角柱基板を、その一方の平面と前記第1の4角柱基板の他方の平面との間に前記第2の記録層を挟み込むように取り付ける工程と、前記と同様にして、記録層の形成及び4角柱基板の取付けを繰り返し、第Nの4角柱基板を取付け及び記録層を形成する工程と、前記第Nの記録層を第Nの4角柱基板との間で挟み込むように、前記第1の3角柱基板と同一形状の第2の3角柱基板を取付ける工程と、を有してなるホログラフィック記録媒体の製造方法。
(1)前記第1、第2の3角柱基板及び第1〜第Nの4角柱基板の軸線方向の長さを、前記ホログラフィック記録媒体の一辺の長さと等しくして、前記第1、第2の3角柱基板及び第1〜第Nの4角柱基板の軸線方向の両端が、一対の端面を形成するように組立てることを特徴とする(1)に記載のホログラフィック記録媒体の製造方法。
(1)前記記録層を一層形成する毎に、該記録層に情報をホログラフィック記録してホログラムを形成する工程を有することを特徴とする(10)乃至(1)のいずれかに記載のホログラフィック記録媒体の製造方法。
本発明は、2次元アレイ状に配置されたホログラムセルによりホログラフィック記録媒体を構成したので、安価なレーザダイオードをアレイ状に配置して、ホログラムセルを同時に照射することによって複数の情報を同時に再生することができ、従って、高価な設備を用いることなく、再生データレートを大幅に向上させることができるという効果を有する。
記録媒体は、X軸方向を行及びY軸方向を列として2次元アレイ状に配置された複数のホログラムセルからなる6面体形状であって、各ホログラムセルには、Z軸方向から再生用参照光を照射したときにY軸方向に回折光が発生するようにホログラムが形成されている。又、ホログラムセルは、断面が直角2等辺3角形の3角柱状の2つの基板を、直角3角形における斜辺が向かい合うように配置し、その間にホログラフィック記録材料からなる記録層を形成している。
以下図1を参照して本発明の実施例1に係るホログラフィック記録媒体10について説明する。
このホログラフィック記録媒体10は、X軸方向を行及びY軸方向を列として、A行〜D行、1列〜8列の2次元アレイ状に配置された複数のホログラムセル12から構成されている。
前記ホログラムセル12は、図2に拡大して示されるように、立方体形状であって、断面が2等辺直角3角形の3角柱形状の一対の基板14、16と、その両者の間に挟み込まれた記録層18とから構成されている。更に詳細には、前記一対の基板14、16は、直角3角形における斜辺が向き合うように配置され、前記記録層18は、対向する前記斜辺を含む斜面14A、16Aの間に形成されている。前記基板14の斜面14A、基板16の斜面16A、及び記録層18は、それぞれ接着剤等により一体的に接着されている。
前記基板14、16は、例えばポリカーボネイト等の光透過性樹脂から形成され、前記記録層18は、例えば、スペーサ20の間にフォトポリマー等のホログラフィック記録材料を塗布して形成されている。
前記のように、記録層18が設けられているホログラムセル12は、該記録層18が平行となるように前述のように2次元アレイ状に配置して相互に接着固定されることにより、ホログラフィック記録媒体10を構成している。又、各ホログラムセル12は、Y軸方向に隣接するホログラムセル12からの回析光を透過するようにされている。
ここで、前記各ホログラムセル12における記録層18には、ホログラムセル12を2次元アレイ状に配列して接着し一体とする前に、前記記録層18に、図3に示されるように、例えば空間光変調器(図示省略)によってページデータが付与された信号光SiをY軸方向から及び参照光ReをZ軸方向から、記録層18と約45°の角度で交差するように同時に照射して、予めホログラムを形成しておく。この場合、参照光の入射角度を変調して角度多重記録としたり、参照光を球面波とし、且つY軸方向及び/又はX軸方向にシフトしてシフト多重記録としてもよい。
上記のようにすると、Z軸方向から目的のホログラムセル12に再生用参照光を照射することによって、前記信号光Siの方向(Y軸方向)に再生すべき情報を保持した回折光を得ることができる。
又、前記ホログラフィック記録媒体10のA行〜D行の各行について1つのホログラムセル12を、Z軸方向から再生用参照光によって同時に照射すると、各行の端部からそれぞれ回折光を得ることができる。即ち、同時に4つのホログラムセル12から回折光を得て、記録した情報を再生することができる。
図1の符号22はAR(反射防止)コート層を示す。このARコート層22は、前記ホログラムセル12を被覆し、無用な散乱光によって良好な再生動作が阻害されたり、不要な回折格子が形成されることを防止するためのものである。この場合、ホログラムセル12の少なくとも、記録用光ビーム及び再生用光ビームが通過する部分を被覆してもよく、又、ホログラムセル12全体を被覆してもよい。又、ホログラムセル12毎にはARコート層を設けないで、全体にARコート層22を形成してもよい。
前記ホログラムセル12は、各々が立方体形状であるが、本発明はこれに限定されるものでなく、図4に示される実施例2のように、複数のホログラムセル12を接続したと同様の長さのホログラムスティック24としてもよい。
このホログラムスティック24は3角柱形状の基板26、28及び両者の間の記録層27からなり、これらは、完成したホログラフィック記録媒体11のX軸方向の長さと等しくなるようにしておくと良い。これにより、ホログラフィック記録媒体11のX軸方向の両端面がホログラムスティック24の長手方向両端面24A、24Bにより形成されることになる。ここで、各ホログラムセル12間の境界はないが、前記ホログラムスティック24においては、図4において、2点鎖線で仮想的に仕切られる列毎に記録あるいは再生が行なわれることになる。
次に、図5に示される、本発明の実施例3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、7個の4角柱基板32と2個の3角柱基板34とを、記録層36を間にして接着固定して形成したものである。
前記4角柱基板32は、断面が約45°及び約135°の頂角を有する平行4辺形とされ、又、3角柱基板34は、断面が直角2等辺3角形とされている。前記記録層36は、各4角柱基板32の、平行な一対の平面の間及びこれらの平面32A、32Bの一方と、3角柱基板34における直角3角形の斜辺に相当する斜面34Aとの間に挟み込まれて一体的に形成されている。前記4角柱基板32、3角柱基板34及び記録層36も、X軸方向の長さは、ホログラフィック記録媒体30のX軸方向の長さと等しくされて、これによりホログラフィック記録媒体30のX軸方向の両端面は、前記4角柱基板32、3角柱基板34のX軸方向の両端面33A、33B、35A、35Bにより構成されることになる。図5の符号38はARコート層を示す。
次に、図6に示される本発明の実施例4に係るホログラフィック記録媒体40について説明する。
このホログラフィック記録媒体40は、前記ホログラフィック記録媒体10と同様の大きさであって、例えば、LiNbO3等の一体のフォトリフラクティブ結晶を用いて、ここに、明確には区画されていないが、前記ホログラフィック記録媒体10と同様に、A行〜D行、1列〜8列の8個のホログラムセル42が構成されるようにしている。
次に、上記実施例1のホログラムセル12を製造する過程について図7を参照して説明する。
まず、3角柱形状の基板14の斜面14Aに、スペーサ20を取付け、その内側にフォトポリマー等のホログラフィック記録材料を塗布して、記録層18を形成する(図7(A)参照)。
次に、図7(B)に示されるように、他方の基板16を、その斜面16Aにより、記録層18を基板14の斜面14Aと共に挟み込むようにして接着し一体的に固定する。
更に、図7(C)に示されるように、立方体形状となったホログラムセル12の全体にARコート層22を形成する。
この状態で信号光をY軸方向から、又参照光をZ軸方向からそれぞれ照射して、記録層18に所定の情報をホログラムとして記録する。
このようにして形成され、且つホログラムが記録されたホログラムセル12を、図7(D)に示されるように、順次、記録層18が平行となるようにX軸方向及びY軸方向の2次元アレイ状に接着固定して、ホログラフィック記録媒体10を形成する。
次に、図8を参照して、前記ホログラフィック記録媒体30の製造過程について説明する。
まず、図8(A)に示されるように、3角柱基板34を、その斜面34Aが上向きとなるようにセットし、その上に、第1の記録層36Aを塗布形成する。次に、図8(B)に示されるように、第1の4角柱基板33Aを、その平面32Aが斜面34Aとの間で第1の記録層36Aを挟み込むように、且つ正3角形における直交する2辺の一方に対して、平行4辺形の他の平面が連続するように重ね合わせて接着固定する。
次に、図8(C)に示されるように、第2の記録層36Bを塗布形成するとともに、前述と同様に、第2の4角柱基板33Bを第2の記録層36Bに重ね(図8(D)参照)、このような過程を、第7の4角柱基板33G及び第8の記録層36Hまで繰り返し、最後の第8の記録層36H上には、図8(E)に示されるように、3角柱基板34を、その斜面34Aが第8の記録層36Hを挟み込むようにして接着固定する。
必要であればARコート層38を形成して、ホログラフィック記録媒体30の製造を終了する。
前記実施例1〜3において、記録層は、Z軸方向からの再生用参照光により、Y軸方向に回折光が発生するようにしたものであるが、図9に示されるホログラフィック記録媒体50におけるホログラムセル52のように、X軸方向からの再生用参照光に対してY軸方向に回折光が発生するようにしてもよい。この場合、記録層54は、X軸方向及びY軸方向に対して約45°に形成する。
ホログラムに記録された情報を再生するときは、X軸方向から同一列のホログラムセル52に再生用参照光を照射すると、各行における前記同一列のホログラムセル52から回析光が同時に発生する。
なお、上記各実施例1〜3及び7において、記録層はいずれもY軸方向及びZ軸方向あるいはX軸方向及びY軸方向に対して約45°に形成されているが、本発明はこれに限定されるものでなく、Z軸方向あるいはX軸方向からの再生用参照光の入射によって、Y軸方向に回折光が発生するものであればよく、従って、記録層の角度は特に限定されるものではない。
但し、記録層を、上記のようにY軸方向とZ軸方向とあるいはX軸方向とY軸方向とに対して約45°とすると、製造が容易であり、又、記録時における信号光と参照光との光学的干渉を発生し易いという利点がある。
また、上記実施例において、ホログラムセルはA行〜D行、1列〜8列の合計32個の2次元アレイ状に配列したものであるが、本発明はこれに限定されるものでなく、ホログラムセルは、X軸方向及びY軸方向にその数を限定されることなく、2次元アレイ状に配置されたものであれば良い。
本発明の実施例1に係るホログラフィック記録媒体を模式的に示す斜視図 同ホログラフィック記録媒体を構成するホログラムセル単体を模式的に示す斜視図 同ホログラムセルにホログラムを形成する状態を模式的に示す正面図 本発明の実施例2に係るホログラフィック記録媒体を構成するホログラムスティックを模式的に示す斜視図 本発明の実施例3に係るホログラフィック記録媒体を模式的に示す斜視図 本発明の実施例4に係るホログラフィック記録媒体を模式的に示す斜視図 実施例1に係るホログラムセルを製造する過程を模式的に示す斜視図 実施例7に係るホログラフィック記録媒体を製造する過程を模式的に示す正面図 実施例4に係るホログラムセルを模式的に示す斜視図
符号の説明
10、11、30、40、50…ホログラフィック記録媒体
12、42、52…ホログラムセル
14、16、26、28…基板
14A、16A…斜面
18、27、36、54…記録層
20…スペーサ
22、38…AR(反射防止)コート層
24…ホログラムスティック
32…4角柱基板
34…3角柱基板
32A、32B…平面
33A…第1の4角柱基板
33B…第2の4角柱基板
33G…第7の4角柱基板
34A…斜面
36A…第1の記録層
36B…第2の記録層
36H…第8の記録層

Claims (15)

  1. X軸方向を行及びY軸方向を列として2次元アレイ状に配置された複数のホログラムセルからなり、各ホログラムセルは記録層を有し、X軸方向又はZ軸方向のいずれか一方から再生用参照光を照射したときにY軸方向に回折光が発生するようにホログラムが形成されるとともに、Y軸方向に隣接するホログラムセルからの回折光を透過するように構成され、且つ、前記Y軸方向の回折光を各行の端部からそれぞれ得ることができるように配置され、前記記録層は、前記X軸方向に沿って形成され、且つ、Y軸方向及びZ軸方向に対し約45°の角度をなす平面状である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、
    X軸方向を行及びY軸方向を列として2次元アレイ状に配置された複数のホログラムセルからなり、各ホログラムセルは記録層を有し、X軸方向又はZ軸方向のいずれか一方から再生用参照光を照射したときにY軸方向に回折光が発生するようにホログラムが形成されるとともに、Y軸方向に隣接するホログラムセルからの回折光を透過するように構成され、且つ、前記Y軸方向の回折光を各行の端部からそれぞれ得ることができるように配置され、前記記録層は、前記Z軸方向に沿って形成され、且つ、X軸方向及びY軸方向に対し約45°の角度をなす平面状であることを特徴とするホログラフィック記録媒体。
  3. 請求項又はにおいて、
    前記ホログラムセルは、6面体形状であって、断面が直角3角形の3角柱形状の一対の基板と、前記記録層とを有してなり、
    前記一対の基板は、直角3角形における斜辺が向き合うように配置され、且つ、前記記録層は、対向する前記斜辺を含む斜面の間に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。
  4. 請求項又はにおいて、
    頂角が約45°及び約135°とされた平行4辺形断面の、複数の4角柱基板と、前記記録層とを有してなり、
    前記4角柱基板は、前記平行4辺形の平行な一対の平面が順次重なるように配置され、前記記録層は、前記重なる平面の間に配置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. 請求項において、
    断面が直角2等辺3角形の2枚の3角柱基板を有してなり、前記複数の4角柱基板を、前記記録層が平行になるように連結された連結体の両端面の記録層を、前記直角2等辺3角形の斜辺を含む斜面と、前記4角柱基板の平面との間に挟み込むように、前記3角柱基板が取り付けられていることを特徴とするホログラフィック記録媒体。
  6. 請求項において、
    前記基板は、断面が直角2等辺3角形状とされ、3角柱の軸方向の長さと、前記直角二等辺3角形における直交する2辺の長さとが等しく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。
  7. 請求項4又は5において、
    全体が6面体形状であり、前記4角柱基板の長さ方向両端面により、前記6面体の一対の端面が構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。
  8. 請求項1乃至のいずれかにおいて、
    前記各ホログラムセルに、予め情報がホログラフィック記録されてから、一体に組立てられていることを特徴とするホログラフィック記録媒体。
  9. 請求項1乃至のいずれかにおいて、
    前記ホログラフィック記録媒体の外周における少なくとも記録及び再生時の光ビームの通過部分に設けられた反射防止コート層を有することを特徴とするホログラフィック記録媒体。
  10. 断面がほぼ直角2等辺3角形で、3角柱形状の第1の基板における斜面にホログラフィック記録材料からなる記録層を形成する工程と、
    前記第1の基板と同一形状の第2の基板を、その斜面が、前記第1の基板における斜面との間に、前記記録層を挟み込むように取り付けて、6面体のホログラムセルを形成する工程と、
    複数の前記ホログラムセルを、X軸方向を行及びY軸方向を列として2次元アレイ状に、且つ、前記記録層がZ軸方向に沿って配置された状態で、Y軸方向に発生した回折光が行の端部から出射するように、Y軸方向に並べて一体化する工程と、
    を有してなるホログラフィック記録媒体の製造方法。
  11. 請求項1において、
    前記第1及び第2の基板の長さと、直角2等辺3角形における直交する2辺の長さとが等しくされていて、これらが前記ホログラムセルが立方体となるように接合することを特徴とするホログラフィック記録媒体の製造方法。
  12. 請求項1において、
    前記第1及び第2の基板及び記録層の長さを、前記ホログラフィック記録媒体の一辺の長さと等しくして、前記ホログラフィック記録媒体の一対の端面を、前記第1及び第2の基板の軸方向両端面により構成することを特徴とするホログラフィック記録媒体の製造方法。
  13. 断面がほぼ直角2等辺3角形の第1の3角柱基板における斜面にホログラフィック記録材料からなる記録層を形成する工程と、
    頂角が約45°及び約135°で、前記直角2等辺3角形の斜辺と等しい長さの一対の平面を有する断面平行4辺形の第1の4角柱基板を、前記一対の平面のうち一方の平面と前記斜面との間に、前記記録層を挟み込むように取り付ける工程と、
    前記一対の平面の他方の平面にホログラフィック記録材料からなる第2の記録層を形成する工程と、
    前記第1の4角柱基板と同一形状の第2の4角柱基板を、その一方の平面と前記第1の4角柱基板の他方の平面との間に前記第2の記録層を挟み込むように取り付ける工程と、
    前記と同様にして、記録層の形成及び4角柱基板の取付けを繰り返し、第Nの4角柱基板を取付け及び記録層を形成する工程と、
    前記第Nの記録層を第Nの4角柱基板との間で挟み込むように、前記第1の3角柱基板と同一形状の第2の3角柱基板を取付ける工程と、
    を有してなるホログラフィック記録媒体の製造方法。
  14. 請求項1において、
    前記第1、第2の3角柱基板及び第1〜第Nの4角柱基板の軸線方向の長さを、前記ホログラフィック記録媒体の一辺の長さと等しくして、前記第1、第2の3角柱基板及び第1〜第Nの4角柱基板の軸線方向の両端が、一対の端面を形成するように組立てることを特徴とするホログラフィック記録媒体の製造方法。
  15. 請求項1乃至1のいずれかにおいて、
    前記記録層を一層形成する毎に、該記録層に情報をホログラフィック記録してホログラムを形成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の製造方法。
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