JP4506367B2 - ホログラム記録装置及びホログラム記録方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ホログラム記録装置及びホログラム記録方法に係り、特に、体積ホログラムを記録するためのホログラム記録装置及び記録方法に関する。
ＩＤカードやクレジットカードなどの偽造、変造が社会的な問題となっている。これは、複製技術の発達により、偽造防止のために貼付されたホログラムシールの複製が可能となったことに起因する。
従来のホログラムシールは、マスターホログラムからの複製であり、表面の凹凸によるレインボーホログラムが一般的に使用されている。例えば、凹凸パターンからなるレリーフ型マスターホログラムからプレス金型を作製し、この金型を用いて同一の絵柄を加熱押圧して大量のホログラムシールを作製し、カードなどの表示媒体に貼り付けている。しかしながら、現在の技術を持ってすれば、凹凸パターンの複製は比較的容易に行うことができる。このため、ホログラムシールによる偽造防止効果は日に日に低下してきている。
近年、偽造を困難にするために、オンデマンドでホログラムを印字する方法が提案されている（特許文献１）。この方法では、例えば、ＩＤ番号や製造番号等の個別情報に対応したホログラムをカード等の表示媒体に付与するので、カードの変造などを防止することができ、より安全性を高めることができる。オンデマンドホログラムは、通常、ホログラム転写箔リボンを用いて表示媒体に印字される（特許文献２）。
また、オンデマンドホログラムは、ホログラム転写箔リボンを用いているため、以下の問題を有している。すなわち、表示媒体に印字されないで転写箔リボンに残ったホログラムを用いることにより、第三者が類似のホログラムを作製できる可能性があり、偽造防止のためには、使用後の転写箔リボンを厳重に管理する必要がある。また、転写箔リボンはレリーフホログラムであるため、凹凸の形状を調べることにより偽造することが可能である。
一方、最も偽造・変造が困難なホログラムとしては、リップマンホログラム等に代表される体積ホログラムが挙げられる。この体積ホログラムは、表面の凹凸ではなく、例えばフォトポリマーなどの材料中に屈折率格子を形成するため、偽造が非常に困難である。
体積ホログラムには、信号光と参照光をホログラム記録媒体に対して対向して照射し記録する反射型ホログラムと、信号光と参照光をホログラム記録媒体に対して同じ方向から照射して記録する透過型ホログラムの２種類が存在する。いずれにおいても、信号光と参照光とがホログラム記録媒体内で干渉し、その干渉縞がホログラム記録媒体の屈折率変化あるいは吸収率変化を誘起し、ホログラムとして記録される。
特開２０００−２６３９１０号公報
特開２０００−２１１２５７号公報
しかしながら、従来の体積ホログラムの記録方法では、記録する画像や文字に応じてパターンを成形された信号光をホログラム記録媒体上に入射させ、信号光の照射領域を覆うように参照光を照射する。この方法では、信号光のパターンが存在しない領域にも参照光が単独で照射されるため、ホログラム記録媒体を構成する層構造の多重干渉などにより不要な回折格子が形成されてしまう。この不要な回折格子は、不要な回折光を生成し、再生像の装飾性を劣化させる、という問題がある。
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、本発明の目的は、偽造、変造が困難で、かつ、装飾性に優れた体積ホログラムをオンデマンドで記録することができるホログラム記録装置及びホログラム記録方法を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明は、請求項１に記載のホログラム記録装置は、コヒーレント光を照射する光源と、前記コヒーレント光を参照光用の光と信号光用の光に分離する光分離手段と、参照光と信号光とが同時に光記録媒体に照射されるように、前記光分離手段で分離された各光の光路を変更する光路変更手段と、前記信号光用の光の光路中に配置され、供給された記録信号に応じて前記信号光用の光を変調し、ホログラムを記録するための信号光を生成する空間光変調器と、前記空間光変調器で生成された信号光を前記光記録媒体の所定領域に照射する信号光照射手段と、前記光分離手段で分離された参照光用の光を、球面波又は平面波として前記所定領域よりも広い領域に照射する参照光照射手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。
このホログラム記録装置では、光源から照射されたコヒーレント光は、光分離手段で参照光用の光と信号光用の光とに分離され、光路変更手段によりその光路が変更される。空間光変調器で生成された信号光は、信号光照射手段により光記録媒体の所定領域に照射される。また、光分離手段で分離された参照光用の光は、参照光照射手段により球面波又は平面波として所定領域よりも広い領域に、信号光と同時に照射される。信号光用の光の光路中には空間光変調器が配置されている。空間光変調器は、供給された記録信号に応じて前記信号光用の光を変調し、ホログラムを記録するための信号光を生成する。また、拡散光照射手段は、少なくとも光記録媒体の参照光が照射される領域に、参照光と同時に拡散光を照射する。
この通り、信号光と参照光とが光記録媒体に同時に照射され、光記録媒体には体積ホログラムが記録される。また、参照光と拡散光とが光記録媒体に同時に照射され、光記録媒体にはランダムな方向の格子ベクトルを有するランダム回折格子が記録される。信号光が照射されない領域に照射された参照光は多重干渉し、光記録媒体には不要な回折格子が記録されるが、この不要な回折格子はランダム回折格子の中に埋もれてしまう。ランダム回折格子からの回折光は、強度分布を有する再生像とは視認されないので、拡散光の照射によりランダム回折格子を記録することで、不要な回折格子に起因する信号光の再生像の劣化が抑制される。
前記拡散光照射手段は、前記光記録媒体を透過した参照光及び記録光の少なくとも一方を拡散する拡散体と、該拡散体で拡散された拡散光を光記録媒体に向けて反射する反射体と、を含むように構成することができる。また、ホログラム記録装置が、前記光記録媒体が載置される反射台を更に備える場合には、前記拡散光照射手段は、前記光記録媒体を透過し前記反射台で反射された参照光を拡散する拡散体と、該拡散体で拡散された拡散光を光記録媒体に向けて反射する反射体と、を含んで構成されていてもよい。
また、前記拡散光照射手段は、前記参照光用の光から拡散光用の光を分離する拡散光用光分離手段と、参照光と拡散光とが同時に光記録媒体に照射されるように、前記拡散光用光分離手段で分離された光の光路を変更する拡散光用光路変更手段と、前記拡散光用の光を拡散する拡散体と、を含むように構成されていてもよい。
前記拡散体としては、例えば、少なくとも一方の面が粗面化された拡散板を用いることができる。
また、前記参照光と前記信号光とが互いに同じ回りの円偏光であることが好ましい。理想的な反射面で反射された円偏光（参照光）は逆回りの円偏光となり、参照光の入射光と反射光とは互いに逆回りの円偏光となる。互いに逆回りの円偏光が交差しても強度分布を形成しないため、参照光の多重干渉による回折格子は記録されない。一方、参照光の入射光と信号光の入射光とは互いに同じ回りの円偏光であるため、交差すると強度分布を形成し、所望のホログラムを記録することができる。
上記目的を達成するために本発明は、請求項７に記載のホログラム記録方法は、信号光と参照光とを同時に光記録媒体に照射して該信号光の情報をホログラムとして記録するホログラム記録方法であって、球面波又は平面波である参照光を、信号光が照射される所定領域よりも広い領域に照射すると共に、少なくとも前記光記録媒体の参照光が照射される領域に、該参照光と同時に拡散光を照射することを特徴とする。
例えば、請求項７に記載のホログラム記録方法のように、少なくとも前記光記録媒体の参照光が照射される領域に、該参照光と同時に拡散光を照射することで、前記ホログラムを記録すると共に、ランダムな方向の格子ベクトルを有するランダム回折格子を記録することができる。
以上説明したように本発明によれば、簡単な装置構成で、偽造、変造が困難で、かつ、装飾性に優れた体積ホログラムをオンデマンドで記録することができる、という効果がある。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１に示すように、本実施の形態に係るホログラム記録装置は、レーザ光源１０を備えている。このレーザ光源１０からは、コヒーレント光である波長５３２ｎｍのレーザ光が発振され、照射される。
（第１の実施の形態）
図１に示すように、本実施の形態に係るホログラム記録装置は、レーザ光源１０を備えている。このレーザ光源１０からは、コヒーレント光である波長５３２ｎｍのレーザ光が発振され、照射される。
レーザ光源１０のレーザ光照射側には、レーザ光を反射して光路を変更する反射ミラー１２と、反射ミラー１２で反射された直線偏光の偏光面を回転する１／２波長板１４と、Ｐ偏光を透過しかつＳ偏光を反射することにより、レーザ光を参照光用の光と信号光用の光との２つの光に分離する偏光ビームスプリッタ１６とが、この順に配置されている。１／２波長板１４は、信号光と参照光との強度比率を調整するために用いられる。
偏光ビームスプリッタ１６の光透過側には、信号光用のレーザ光を４５°の反射角で反射して光路をホログラム記録媒体４０の方向に変更する反射ミラー２０と、レンズ２１、２２、２６、２８で構成されたレンズ系と、直線偏光を円偏光にする１／４波長板３０とが、順に配置されている。
レンズ２２とレンズ２６との間には、液晶表示素子等で構成され、供給された記録信号に応じて信号光用のレーザ光を変調し、ホログラムを記録するための信号光を生成する透過型の空間光変調器２４が配置されている。１／４波長板３０の光透過側には、ホログラム記録媒体４０を載置するステージとしての反射ミラー４２が設置されている。なお、後述する通り、ホログラム記録媒体４０が反射層を備えていてもよく、ホログラム記録媒体４０自身が反射層を備える場合には、反射ミラー４２を省略することができる。
偏光ビームスプリッタ１６を透過したＰ偏光は、反射ミラー２０で反射されて、レンズ２１、２２に入射する。入射したレーザ光は、レンズ２１、２２により大径のビームにコリメートされ、空間光変調器２４に照射される。空間光変調器２４で変調されたＰ偏光はＳ偏光となり出射される。空間光変調器２４から出射されたＳ偏光は、レンズ２６、２８を透過した後、１／４波長板３０で右回りの円偏光に変換される。そして、この右回りの円偏光が、信号光としてホログラム記録媒体４０に照射される。
ここで、空間光変調器２４は、いわゆるプログラマブルマスクとして機能する。即ち、画像が表示された空間光変調器２４にレーザ光が照射されると、照射されたレーザ光がデジタルデータ画像の各画素の値に応じて強度変調され、変調光がホログラム記録媒体４０に照射される。即ち、ホログラムをオンデマンドで記録することができる。レンズ２６、２８は、空間光変調器２４に表示された画像をホログラム記録媒体４０の位置に結像するために用いられる。
一方、偏光ビームスプリッタ１６の光反射側には、参照光用のレーザ光を反射して光路をホログラム記録媒体４０の方向に変更する反射ミラー３２と、直線偏光を円偏光にする１／４波長板３４と、参照光用のレーザ光を集光・発散して球面参照波からなる参照光を生成する対物レンズ３６とが、順に配置されている。
偏光ビームスプリッタ１６で反射されたＳ偏光は、反射ミラー３２で反射され、１／４波長板３４により右回りの円偏光に変換される。この右回りの円偏光は、対物レンズ３６により集光・発散されて、球面参照波である円偏光が参照光としてホログラム記録媒体４０に照射される。このとき、参照光の照射スポットが、信号光の照射スポットより大きくなるように照射され、同じ方向に回転する円偏光が、各々信号光、参照光として同時にホログラム記録媒体４０に照射される。
また、反射ミラー４２の参照光反射側には、入射された光を拡散する拡散板４４と、拡散光を反射する反射ミラー４６とが、順に配置されている。拡散板４４としては、少なくとも一方の面が擦りガラスのように粗面化された透過型の拡散板を用いることができる。例えば、シグマ光機社製の「フロスト型拡散板」の砂番＃２４０〜＃１５００等を用いることができる。また、反射ミラー４６は、平面ミラーでも曲面ミラーでもよい。
反射ミラー４２で反射された円偏光は、拡散板４４により拡散される。拡散板４４で拡散された拡散光は、反射ミラー４６によりホログラム記録媒体４０に向って反射され、反射された拡散光がホログラム記録媒体４０に照射される。このとき、拡散光は、参照光の照射スポットより広い範囲に照射される。
上記のホログラム記録装置では、信号光と参照光とがホログラム記録媒体４０の同じ側から照射され、ホログラム記録媒体４０の内部には記録信号に対応した屈折率分布が形成される。このように、信号光と参照光とをホログラム記録媒体４０の同じ側から照射することにより、ホログラム記録媒体４０には透過型の体積ホログラムが記録される。
また、参照光と拡散光とがホログラム記録媒体４０の同じ側から照射され、ホログラム記録媒体４０の内部には、ランダムな方向の格子ベクトルを有するランダム回折格子が記録される。信号光が照射されない領域に照射された参照光は多重干渉し、ホログラム記録媒体４０には不要な回折格子が記録されるが、この不要な回折格子はランダム回折格子の中に埋もれてしまう。
ランダム回折格子からの回折光は、急峻な凹凸を繰り返すランダムな強度分布を有しているため、視覚的には略一様な強度分布として認識される。即ち、ランダム回折格子からの回折光は、強度分布を有する再生像とは視認されない。従って、拡散光の照射により、不要な回折格子に起因する信号光の再生像の劣化が抑制される。
−記録・再生実験−
日本ペイント社製のフォトポリマー「ＮＰＸ００１（Ｒ）」を膜厚１５μｍのシート状に形成したホログラム記録媒体を作製した。図１に示すホログラム記録装置を用い、図２（Ａ）に示す二値画像をプログラマブルマスクとして、得られた記録媒体に拡散光を照射しながらホログラムを記録した。記録条件は以下の通りである。
日本ペイント社製のフォトポリマー「ＮＰＸ００１（Ｒ）」を膜厚１５μｍのシート状に形成したホログラム記録媒体を作製した。図１に示すホログラム記録装置を用い、図２（Ａ）に示す二値画像をプログラマブルマスクとして、得られた記録媒体に拡散光を照射しながらホログラムを記録した。記録条件は以下の通りである。
参照光用の対物レンズ：ＮＡ＝０．４
空間光変調器と１／４波長板との間に配置されるレンズ：焦点距離ｆ＝１００ｍｍ
信号光及び参照光：波長５３２ｎｍ、光強度１０ｍＷ／ｃｍ2
露光エネルギー：６０ｍＪ／ｃｍ2
拡散板：シグマ光機社製の「フロスト型拡散板」砂番＃２４０
露光終了後、ホログラム記録媒体を１００℃で１０分間加熱処理した後に、波長３６５ｎｍの紫外線を露光量が３．５１Ｊ／ｃｍ2となるように照射し、定着処理を実施した。
空間光変調器と１／４波長板との間に配置されるレンズ：焦点距離ｆ＝１００ｍｍ
信号光及び参照光：波長５３２ｎｍ、光強度１０ｍＷ／ｃｍ2
露光エネルギー：６０ｍＪ／ｃｍ2
拡散板：シグマ光機社製の「フロスト型拡散板」砂番＃２４０
露光終了後、ホログラム記録媒体を１００℃で１０分間加熱処理した後に、波長３６５ｎｍの紫外線を露光量が３．５１Ｊ／ｃｍ2となるように照射し、定着処理を実施した。
ホログラムが記録された記録媒体を反射ミラーの上に載置し白色光を照射したところ、図２（Ｂ）に示す再生像が得られた。図２（Ａ）に示す二値画像が再現されていることが分かる。参照光の多重干渉による不要な回折格子が記録されている場合には、再生像にシマ状のノイズが発生するが、拡散光を照射することでシマ状のノイズが消滅した。
以上説明した通り、本実施の形態では、オンデマンドで記録されるホログラムは体積ホログラムであるので、記録されたホログラムの偽造、変造が困難である。また、信号光及び参照光に加えて、参照光の照射領域にわたり拡散光が照射されるので、参照光の多重干渉によって記録された不要な回折格子がランダム回折格子の中に埋もれ、不要な回折格子に起因する信号光の再生像の劣化が抑制される。これにより、装飾性に優れた体積ホログラムを記録することができる。
（第２の実施の形態）
図３に示すように、本実施の形態に係るホログラム記録装置では、ホログラム記録媒体４０を載置する反射ミラー４２は設置されず、ホログラム記録媒体４０は図示しない保持手段により保持されている。また、拡散板４４と反射ミラー４６とがホログラム記録媒体４０の参照光透過側に配置されている。
図３に示すように、本実施の形態に係るホログラム記録装置では、ホログラム記録媒体４０を載置する反射ミラー４２は設置されず、ホログラム記録媒体４０は図示しない保持手段により保持されている。また、拡散板４４と反射ミラー４６とがホログラム記録媒体４０の参照光透過側に配置されている。
これら以外は、図１に示した第１の実施の形態に係るホログラム記録装置と同じ構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。
このホログラム記録装置では、ホログラム記録媒体４０を透過した円偏光は、拡散板４４により拡散される。拡散板４４で拡散された拡散光は、反射ミラー４６によりホログラム記録媒体４０に向って反射され、反射された拡散光がホログラム記録媒体４０に照射される。このとき、拡散光は、参照光の照射スポットより広い範囲に照射される。
また、参照光と拡散光とがホログラム記録媒体４０の異なる側から照射されるが、第１の実施の形態と同様に、ホログラム記録媒体４０の内部には、ランダムな方向の格子ベクトルを有するランダム回折格子が記録される。参照光の多重干渉により記録された不要な回折格子はランダム回折格子の中に埋もれ、不要な回折格子に起因する信号光の再生像の劣化が抑制される。これにより、第１の実施の形態と同様に、装飾性に優れた体積ホログラムを記録することができる。
（第３の実施の形態）
図４に示すように、本実施の形態に係るホログラム記録装置では、ホログラム記録媒体４０を載置する反射ミラー４２は設置されず、ホログラム記録媒体４０は図示しない保持手段により保持されている。また、反射ミラー３２と１／４波長板３４と対物レンズ３６とが、信号光と参照光とがホログラム記録媒体４０の異なる側から照射されるように各々配置されている。更に、拡散板４４と反射ミラー４６とが、ホログラム記録媒体４０の参照光透過側に配置されている。
図４に示すように、本実施の形態に係るホログラム記録装置では、ホログラム記録媒体４０を載置する反射ミラー４２は設置されず、ホログラム記録媒体４０は図示しない保持手段により保持されている。また、反射ミラー３２と１／４波長板３４と対物レンズ３６とが、信号光と参照光とがホログラム記録媒体４０の異なる側から照射されるように各々配置されている。更に、拡散板４４と反射ミラー４６とが、ホログラム記録媒体４０の参照光透過側に配置されている。
これら以外は、図１に示した第１の実施の形態に係るホログラム記録装置と同じ構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。
このホログラム記録装置では、信号光と参照光とがホログラム記録媒体４０の異なる側から照射され、ホログラム記録媒体４０には反射型の体積ホログラムが記録される。また、ホログラム記録媒体４０を透過した参照光は、拡散板４４により拡散される。拡散板４４で拡散された拡散光は、反射ミラー４６によりホログラム記録媒体４０に向って反射され、反射された拡散光がホログラム記録媒体４０に照射される。このとき、拡散光は、参照光の照射スポットより広い範囲に照射される。
また、参照光と拡散光とがホログラム記録媒体４０の異なる側から照射され、ホログラム記録媒体４０の内部には、ランダムな方向の格子ベクトルを有するランダム回折格子が記録される。これにより、不要な回折格子に起因する信号光の再生像の劣化が抑制され、第１の実施の形態と同様に、装飾性に優れた体積ホログラムを記録することができる。
（第４の実施の形態）
図５に示すように、本実施の形態に係るホログラム記録装置では、反射ミラー４２で反射された円偏光から拡散光を得るのではなく、偏光ビームスプリッタ１６で反射されたＳ偏光を２光波に分離し、分離した一方の光から拡散光を生成するように構成されている。これ以外は、図１に示した第１の実施の形態に係るホログラム記録装置と同じ構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。
図５に示すように、本実施の形態に係るホログラム記録装置では、反射ミラー４２で反射された円偏光から拡散光を得るのではなく、偏光ビームスプリッタ１６で反射されたＳ偏光を２光波に分離し、分離した一方の光から拡散光を生成するように構成されている。これ以外は、図１に示した第１の実施の形態に係るホログラム記録装置と同じ構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。
偏光ビームスプリッタ１６の光反射側には、レーザ光を参照光用の光と拡散光用の光との２つの光に分離するビームスプリッタ５０が配置されている。ビームスプリッタ５０の光透過側には、参照光用のレーザ光を反射して光路をホログラム記録媒体４０の方向に変更する反射ミラー３２と、直線偏光を円偏光にする１／４波長板３４と、参照光用のレーザ光を集光・発散して球面参照波からなる参照光を生成する対物レンズ３６とが、順に配置されている。
偏光ビームスプリッタ１６で反射されたＳ偏光は、ビームスプリッタ５０で２光波に分離される。ビームスプリッタ５０を透過したＳ偏光は、反射ミラー３２で反射され、１／４波長板３４により右回りの円偏光に変換される。この右回りの円偏光は、対物レンズ３６により集光・発散されて、球面参照波である円偏光が参照光としてホログラム記録媒体４０に照射される。
一方、ビームスプリッタ５０の光反射側には、拡散光用のレーザ光を反射して光路をホログラム記録媒体４０の方向に変更する反射ミラー５２と、入射された光を拡散する拡散板５４とが、順に配置されている。ビームスプリッタ５０で反射されたＳ偏光は、反射ミラー５２で反射され、拡散板５４により拡散される。拡散板５４で拡散されたＳ偏光は、ホログラム記録媒体４０に参照光と同じ側から照射される。このとき、拡散光は、参照光の照射スポットより広い範囲に照射される。
上記のホログラム記録装置では、信号光と参照光とがホログラム記録媒体４０の同じ側から照射され、ホログラム記録媒体４０には透過型の体積ホログラムが記録される。また、参照光と拡散光とがホログラム記録媒体４０の同じ側から照射され、ホログラム記録媒体４０の内部には、ランダムな方向の格子ベクトルを有するランダム回折格子が記録される。これにより、不要な回折格子に起因する信号光の再生像の劣化が抑制され、第１の実施の形態と同様に、装飾性に優れた体積ホログラムを記録することができる。
（その他の変形例等）
なお、本実施の形態で用いられる上記のホログラム記録媒体は、屈折率変化により体積ホログラムの書き込みが可能な記録材料で、例えばシート状に構成されている。体積ホログラムの書き込みが可能な記録材料としては、フォトポリマー等が挙げられる。フォトポリマーとしては、例えば、特許第２８４９０２１号公報に記載されたフォトポリマー等を使用することができる。
なお、本実施の形態で用いられる上記のホログラム記録媒体は、屈折率変化により体積ホログラムの書き込みが可能な記録材料で、例えばシート状に構成されている。体積ホログラムの書き込みが可能な記録材料としては、フォトポリマー等が挙げられる。フォトポリマーとしては、例えば、特許第２８４９０２１号公報に記載されたフォトポリマー等を使用することができる。
また、光誘起屈折率変化あるいは光誘起二色性を示すと共にこれらの特性が常温で保持されるフォトリフラクティブ材料、フォトクロミック材料、偏光感応材料を使用することができる。これらフォトリフラクティブ材料、フォトクロミック材料、偏光感応材料は、光照射により記録されたホログラムを消去して、新たなホログラムを記録すること、即ち、ホログラムの書き換えも可能である。
これらの中でも、側鎖に光異性化する基を有する高分子、例えば、ポリエステル群から選ばれた少なくとも一種の重合体であって、その側鎖に光異性化する基、例えば、アゾベンゼン骨格を有する材料が好適である。
アゾベンゼンは、光の照射によってトランス−シス−トランスの異性化サイクルを繰り返す。光照射前は、光記録層にはトランス体のアゾベンゼン分子が多く存在する。これらの分子はランダムに配向しており、マクロに見て等方的である。直線偏光を照射すると、偏光方向と同じ方位に吸収軸を持つアゾベンゼン分子は選択的にトランス−シス異性化される。偏光方向と直交した吸収軸を持つトランス体に緩和した分子は、もはや光を吸収せずその状態に固定される。結果として、マクロに見て吸収係数及び屈折率の異方性、つまり二色性と複屈折が誘起される。このような光異性化基を含む高分子は、光異性化により高分子自身の配向も変化し大きな複屈折を誘起することができる。このように誘起された複屈折は高分子のガラス転移温度以下で安定であり、ホログラムの記録に好適である。
例えば、下記の化学式で示される側鎖にシアノアゾベンゼンを有するポリエステル（特開平１０−３４０４７９号公報参照）は、上述した機構によってホログラムを記録する材料として好適である。このポリエステルは、側鎖のシアノアゾベンゼンの光異性化による光誘起異方性に起因して、信号光の偏光方向をホログラムとして記録することができ、室温でホログラム記録可能であり、消去光を照射しない限り記録されたホログラムは半永久的に保持される。
ホログラム記録媒体の厚さは、嵩高さを防止する観点から、３μｍ〜２００μｍの範囲が好ましく、回折効率の向上を図るために、１０μｍ〜１００μｍの範囲がより好ましい。例えば、上記の化学式で示される側鎖にシアノアゾベンゼンを有するポリエステルを記録材料として用いる場合には、ホログラム記録媒体４０は、射出成形により板状の成形物を作製した後、この板状の成形物を１対の離型性の樹脂フィルムで挟持して真空下でホットプレスすることで、シート状に形成される。
ホログラム記録媒体は、樹脂フィルムから剥離され、数ｍｍ角（例えば、８ｍｍ角）の小片にカットされて使用される。加熱温度は、記録材料のＴｇ以上の温度とし、プレス圧力は０．０１〜０．１ｔ／ｃｍ2とするのが好ましい。離型性の樹脂フィルムとしては、例えば、離型剤としてシリコーン樹脂を表面に塗布したポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)フィルムを用いることができる。
また、ホログラム記録媒体は多層構成とすることができる。例えば、記録層の外に基板や反射層、保護層を備えていてもよい。
反射層は、記録・再生に使用するレーザ光に対する反射率が７０％以上である光反射性材料からなる薄膜を形成して構成することができる。このような光反射性材料としては、例えば、Ｍｇ、Ｓｅ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｐｏ、Ｓｎ、Ｂｉ等の金属及び半金属あるいはステンレス鋼を挙げることができる。これらの中でも、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、又はこれらの合金が好ましく、Ａｌ（アルミニウム）が特に好ましい。上記の光反射性材料は、単独で用いてもよく、二種以上組合せて用いてもよい。
反射層は、例えば、上記の光反射性材料を、蒸着、スパッタリング、又はイオンプレーティングすることにより形成することができる。反射層の厚さは、嵩高さを防止する観点から１ｎｍ〜１００μｍの範囲が好ましいが、この範囲の中では薄ければ薄いほどよい。
保護層は、記録・再生に使用するレーザ光に対し透明で且つフレキシブルな樹脂材料から構成することができる。保護層の厚さは、嵩高さを防止する観点から、１μｍ〜２００μｍの範囲が好ましく、この範囲の中では薄ければ薄いほどよい。保護層の記録・再生に使用するレーザ光の透過率は、光利用効率の観点から、５０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましい。
また、上記の実施の形態では、信号光と参照光とを同じ方向に回転する円偏光としているが、それらがホログラム記録媒体内で交差して強度分布（干渉縞）を形成すれば、どのような偏光でも良い。例えば、信号光と参照光を共にＳ偏光、あるいは、Ｐ偏光とすることもできる。さらに、アゾベンゼン骨格を有する材料のような偏光感応材料をホログラム記録媒体として用いる場合には、信号光と参照光がホログラム記録媒体内で交差して偏光分布を形成すれば、それらの偏光は、どのような偏光でも良い。例えば、信号光をＰ偏光とし、参照光をＳ偏光とすることができる。
但し、ホログラム記録媒体として、フォトポリマーやフォトリフラクティブ材料などのように強度分布（干渉縞）しか記録できない材料を用いる場合には、信号光と参照光とを同じ方向に回転する円偏光とすることが好ましい。屈折率の小さい媒質から屈折率の大きい媒質に入射する光の反射光は位相が１８０°シフトするので、理想的な反射面で反射された円偏光（参照光）は逆回りの円偏光となる。互いに逆回りの円偏光が交差しても強度分布を形成しないため、参照光の多重干渉による回折格子の形成は抑制される。
従って、図６に示すように、ホログラム記録媒体４０と反射ミラー４２とで理想的な反射面が形成される場合には、信号光と参照光とを同じ方向に回転する円偏光とすることで、参照光の多重干渉による回折格子の形成は抑制される。よって、拡散光を照射する手段としての拡散板４４、反射ミラー４６は省略することができる。なお、拡散板４４、反射ミラー４６を省略した以外は、図１に示した第１の実施の形態に係るホログラム記録装置と同じ構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。
また、上記の実施の形態では、参照光に球面参照波を用いているが、参照光の波面の形状はこれに限らず、例えば、平面波を用いても良い。
１０ レーザ光源
１２ 反射ミラー
１４ 波長板
１６ 偏光ビームスプリッタ
２０ 反射ミラー
２１ レンズ
２２ レンズ
２４ 空間光変調器
２６ レンズ
３０ 波長板
３２ 反射ミラー
３４ 波長板
３６ 対物レンズ
４０ ホログラム記録媒体
４２ 反射ミラー
４４ 拡散板
４６ 反射ミラー
５０ ビームスプリッタ
５２ 反射ミラー
５４ 拡散板
１２ 反射ミラー
１４ 波長板
１６ 偏光ビームスプリッタ
２０ 反射ミラー
２１ レンズ
２２ レンズ
２４ 空間光変調器
２６ レンズ
３０ 波長板
３２ 反射ミラー
３４ 波長板
３６ 対物レンズ
４０ ホログラム記録媒体
４２ 反射ミラー
４４ 拡散板
４６ 反射ミラー
５０ ビームスプリッタ
５２ 反射ミラー
５４ 拡散板
Claims (8)
- コヒーレント光を照射する光源と、
前記コヒーレント光を参照光用の光と信号光用の光に分離する光分離手段と、
参照光と信号光とが同時に光記録媒体に照射されるように、前記光分離手段で分離された各光の光路を変更する光路変更手段と、
前記信号光用の光の光路中に配置され、供給された記録信号に応じて前記信号光用の光を変調し、ホログラムを記録するための信号光を生成する空間光変調器と、
前記空間光変調器で生成された信号光を前記光記録媒体の所定領域に照射する信号光照射手段と、
前記光分離手段で分離された参照光用の光を、球面波又は平面波として前記所定領域よりも広い領域に照射する参照光照射手段と、
少なくとも前記光記録媒体の参照光が照射される領域に、該参照光と同時に拡散光を照射する拡散光照射手段と、
を含むホログラム記録装置。 - 前記拡散光照射手段は、前記光記録媒体を透過した参照光及び信号光の少なくとも一方
を拡散する拡散体と、該拡散体で拡散された拡散光を光記録媒体に向けて反射する反射体と、を含んで構成された請求項１に記載のホログラム記録装置。 - 前記光記録媒体が載置される反射台を更に備え、
前記拡散光照射手段は、前記光記録媒体を透過し前記反射台で反射された参照光を拡散する拡散体と、該拡散体で拡散された拡散光を光記録媒体に向けて反射する反射体と、を含んで構成された請求項１に記載のホログラム記録装置。 - 前記拡散光照射手段は、前記参照光用の光から拡散光用の光を分離する拡散光用光分離手段と、参照光と拡散光とが同時に光記録媒体に照射されるように、前記拡散光用光分離手段で分離された光の光路を変更する拡散光用光路変更手段と、前記拡散光用の光を拡散する拡散体と、を含んで構成された請求項１に記載のホログラム記録装置。
- 前記拡散体は、少なくとも一方の面が粗面化された拡散板である請求項１乃至４のいずれか１項に記載のホログラム記録装置。
- 前記参照光と前記信号光とが互いに同じ回りの円偏光である請求項１乃至５のいずれか１項に記載のホログラム記録装置。
- 信号光と参照光とを同時に光記録媒体に照射して該信号光の情報をホログラムとして記録するホログラム記録方法であって、
球面波又は平面波である参照光を、信号光が照射される所定領域よりも広い領域に照射すると共に、少なくとも前記光記録媒体の参照光が照射される領域に、該参照光と同時に拡散光を照射することを特徴とするホログラム記録方法。 - 前記参照光と前記信号光とが互いに同じ回りの円偏光である請求項７に記載のホログラム記録方法。
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