JPS62165747A - 光学的情報記憶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は光学的情報記憶装置に関し、更に具体的に言
えば情報の読出し時の露光によシ情報の消去が生じにく
い光学的情報記憶装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、有機化合物を光学的情報記憶媒体として用いた光
学的情報記憶装置としては、有機色素を円板上に塗布あ
るいは蒸着して作成された光学的情報記憶媒体を用い、
これに用いている有機色素の吸収スペクトルに相当する
周波数のレーザー光を光学的情報記憶媒体に照射して光
誘起反応あるいは熱化学反応（熱分解反応）を生じさせ
、光学的情報記憶媒体の光照射部分の吸収スペクトルを
変えた）光学的情報記憶媒体の膜の形状を変化させるこ
とによって情報を記録する方法を用いた装置が知られて
いる。通常、その情報の読出しは書込み時に用いた光あ
るいは書込みによって生じた新たな吸収スペクトルに相
当する周波数の光を弱めて光学的情報記憶媒体に照射し
、それの反射光あるいは透過光の強度を検出して行なう
。このうち、光誘起反応を利用し光吸収スペクトルの変
化で情報を記録する方式としては、例えば有機フォトク
ロミック材料としてスピロピラン等を用いるものが知ら
れている（日本化学会第５０春季年会、予稿集、３ＦＯ
３、荒用清−他）。但し、フォトクロミック材料は可逆
的又は不可逆的な反応をするものが含まれる。

〔この発明が解決しようとする問題点〕従来の光学的情
報記憶装置は以上のように構成されているので、情報の
読出し洗書込みに用いた光と同じ周波数の光を用いると
、たとえ光の強度を弱めても光学的情報記憶媒体の光誘
起反応が少しずつ進行するため、読出し時の光にょシ光
学的情報記憶媒体の非書込み部分に徐々に書込みが行な
われるので光学的情報記録媒体の情報の信頼性が徐々に
失われ、あるいはまた光学的情報記憶媒体としてフォト
クロミック材料のような材料を用いれば、書込みによっ
て生じた新しい吸収スペクトルに相当する周波数の光を
用い、その光の強度を弱めて光学的情報記憶媒体から情
報の読出しを行っても、書込み時とは逆方向の、あるい
は別の光誘起反応が光学的情報記憶媒体に少しずつ進行
して光学的情報記憶媒体の記憶情報の信頼性が徐々に失
われていくなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、情報の読出し時の露光によっても光学的情報
記憶媒体の情報の信頼性が失われにくい光学的情報記憶
装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この発明に係る光学的情報記憶装置は、光学的情報記憶
媒体を、光照射を受けずに光誘起反応を起こさない部分
は安定な分子の持久的な第１の基底状態となっておシ、
強い光を受けた場合又はその吸収スペクトル幅の少なく
とも一部に相当する周波数の光の照射を受け、これと同
時にあるいはその直後にその光照射を受けた部分にその
周波数と異なる周波数の光を受けた場合において光誘起
反応を起こして分子の持久的な第２の基底状態となって
情報を記憶する性質を有する物質で形成し、光源手段か
ら上記光を出射して上記光学的情報記憶媒体に光照射し
て所定の情報を書込むようにしたものである。

〔作　用〕

この発明における光学的情報記憶媒体は、光源手段から
強い光の照射を受けた場合又は光源手段から吸収スペク
トルの少なくとも一部に相当する周波数の光の照射を受
け、この光照射と同時にあるいはこの光照射の直後にこ
の光照射の部分に上記周波数と異なる周波数の光照射を
受けた場合に光誘起反応を起こして分子の持久的な第２
の基底状態となって上記光照射部分に情報を記憶し、そ
の他の光照射を受けてない部分は他の第１の基底状態と
なっており、情報の再生時に第１又は第２の基底状態に
おける光吸収スペクトルの少なくとも一部に相当する周
波数の光を受けても準安定的な基底状態となり、光の照
射後には元の第１又は第２の基底状態に戻るため、情報
の信頼性を損ねるものでなり０ 〔実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例による光学的情報記憶装置
を示した構成図である。１は第１の光源、２は第２の光
源、３は第１の光源１の光路上に配置された第１のフィ
ルタ、４は第２の光源２の光路上に配置された第２のフ
ィルタであシ、第１及び第２のフィルタ３，４が透過さ
せる光の波長即ち周波数は互いに異なるものである。５
は第１の光源１から出射し第１のフィルタ３を透過した
周波数ｆｌの光ビーム、６は第２の光源２がら出射し第
２のフィルタ４を透過した周波数ｆ２の光ビーム、７は
光ビーム６を屈曲させるだめのミラーである。これら光
ビーム５は光訪起反応前の後述の光学的情報記憶媒体８
の吸収スペクトルの少なくとも一部を含む。８は薄い平
板状の光学的情報記憶媒体であシ、光ビーム５と同６と
が交叉する位置を含む位置に配置されている。この光学
的情報記憶媒体８は不図示の駆動装置により移動可能に
設けられている。また、光学的情報記憶媒体８は例えば
多光子吸収過程又は段階的多光子吸収過程からなる光誘
起反応を示す性質を有する物質で基板上又は基板なしで
単層又は複数層状に形成されている。その物質は、光学
的情報記憶媒体８が少なくとも１種類以上の周波数の強
い光を受けた場合、光学的情報記憶媒体８の光吸収スペ
クトルの一部あるいは全部に相当するスペクトルに対応
する周波数の光およびこの光の周波数とは異なる周波数
を有する少なくとも１種類以上の周波数の光を受けた場
合のいずれかの場合において、光学的情報記憶媒体８の
光吸収スペクトルが変化し、その状態を持続する性質を
有するものである。但し、この実施例の場合、単層で後
者の場合について説明する。その場合、少なくとも２種
類の周波数の光子を同時に吸収して光誘起反応を起こす
過程は、いわゆる多光子吸収過程であシ、最初の光子を
吸収した後に過渡的な状態を経てさらに少なくとも１種
類の周波数の光子を吸収して光誘起反応を起こす過程は
いわゆる段階的多光子吸収過程である。９は光検出器で
あり、第１の光源１との間に光学的情報記憶媒体８を介
在させ第１の光源１からの光ビーム５を入射する位置に
固設されている。なお、２点鎖線で示したものは光ビー
ム５゜６を夫々集光させるための集光レンズであり、必
要に応じて用いられる。

次に動作について説明する。第１の光源１がら出射する
光はフィルタ３へ向かう。光源２から出射する光はフィ
ルタ４へ向かう。フィルタ３および同４は互いに異なる
特定の周波数ｆ！、ｆ２の光だけを夫々透過させる。フ
ィルタ３および４の出力側の光ビーム５および同６のス
ペクトルの例は第２図に破線で示されている。ここで、
Ｙ軸は周波数を、Ｙ軸は光の強度を夫々表わす。ｈνｌ
。

ｈν２は光ビーム５，６の夫々の１光子当りの工ネルギ
ー強度を示し、ｈはブランク定数、シ１．シ２は周波数
ｈＴｆ２に対応する光ビーム５．６の光子の夫々の振動
数を示している。光ビーム５はそのまま光学的情報記憶
媒体８に入射し、光ビーム６はミラー７により全反射さ
れて光ビーム５の光学的情報記憶媒体８０入射位置と略
同−位置に入射する。

次に、この２つの光ビーム５．６を入射した光学的情報
記憶媒体８が光誘起反応を起こして情報が書込まれる例
を第３図ないし第５図の模式的な吸収スペクトル線図を
用いて説明する。第３図ないし第５図のＸ軸とＹ軸は第
２図のそれらと同じものである。第３図は光学的情報記
憶媒体８の基底状態Ｌ１を示す吸収スペクトル線図であ
る。その吸収スペクトルの一部に相当する周波数ｆ１を
有する１光子のエネルギーｈν１の光ビーム５が光学的
情報記憶媒体８に照射されると、光学的情報記憶媒体８
の光照射部分は準安定基底状態Ｍとなシ、その部分の吸
収スペクトル曲線は第４図に示したように変化する。こ
の準安定基底状態Ｍは安定性が劣るため、すぐに熱的に
基底状態Ｌｔに戻ってしまう。１光子のエネルギーｈν
１の光ビーム５が光学的情報記憶媒体８を照射したと同
時にあるいはこの直後に引続いて準安定状態Ｍ時におけ
る吸収スペクトルの少なくとも一部に相当する周波数ｆ
１の１光子のエネルギーｈν２の光ビーム６が光学的情
報記憶媒体８を照射すると、光学的情報記憶媒体８のそ
の光照射部分は準安定基底状態Ｍから安定な基底状態Ｌ
２に移行し、その吸収スペクトルが第４図から第５図に
示したように変化し、その光照射部分に情報が記憶され
る。上述のようＫして安定性のある基底状態Ｌｌ、Ｌ２
を夫々ビット″ＯＨおよび”１″に対応させることＫよ
ってデータ・ビットを光学的情報記憶媒体８に記憶させ
ることができる。

光学的情報記憶媒体８に書込まれた情報の読出しは通常
１光子のエネルギーｈν１の光ビーム５を書込み時よシ
弱めて光学的情報記憶媒体８に照射した時の透過光が第
１図における光検出器９によって所定の強度で観測され
るか否かＫよって行う。すなわち、光学的情報記憶媒体
８の情報の読出しは情報の書込み時に用いた２種の光の
うち、最初の光誘起反応を生じさせた振動数ν１の光５
を照射した際の吸収の有無によ）行うことができる。例
えば、光学的情報記憶媒体８に１光子のエネルギーｈν
１の光ビーム５を照射した際に閾値以上の透過光が光検
出器９により観測できれば光学的情報記憶媒体８のその
光透過部分の基底状態はＬ２になっておシ、ビット１１
″が記憶されていることがわかるが、逆に充分な透過光
が光検出器９により観測できなければ光学的情報記憶媒
体８のその光透過部分の基底状態はＬｌであり、ビット
”Ｏｎが記憶されていることがわかる。情報の読出し時
、光子のエネルギーｈν１の光ビーム５の強度をある程
度強くして光学的情報記憶媒体８に照射しても１光子の
エネルギーｈν２の光ビーム６を照射しない限υ、基底
状態Ｌ１にある光学的情報記憶媒体８は準安定基底状態
Ｍに変化するだけで基底状態Ｌ２迄変化せずにすぐに熱
的に基底状態Ｌ１に戻るため光学的情報記憶媒体８に一
度記憶された情報が読出しの際に失われることがないし
、誤ってそれに情報を書き込むこともない。

基底状態Ｌ２から基底状態Ｌ１への復帰は用いる光学的
情報記憶媒体８によって可能な場合も不可能な場合もあ
る。その復帰が可能な場合は書込んだ情報の消去が可能
となる。この場合、基底状態Ｌ２から基底状態Ｌ１への
復帰は光によって生じる場合と熱によって生じる場合が
考えられるが、通常情報の記憶安定性から光による復帰
が望ましい。この場合、基底状態Ｌ２にある光学的情報
記憶媒体８の部分に１光子のエネルギーｈν３の強い光
ビーム（第５図参照）を照射して光学的情報記憶媒体８
のその部分が励起状態を経ていつきに基底状態Ｌ１に変
えられる場合もある。また、準安定基底状態Ｍを経てか
ら熱的に基底状態Ｌ１に変えられる場合もある。光によ
って情報が消去できる場合には、第１図に示したような
書込み、読出し用の光源に加えて振動数ν８の光を発生
する消去用の光源が必要となる。

なお、光学的情報記憶媒体８を２次元的に移動させ、こ
れに記録時に照射する光を情報に従って強度変調させれ
ば、２次元的に情報の書込みを行なうことができる。勿
論、情報再生時にもそれを２次元的に移動させる。

以上述べたように、光学的情報記憶媒体８の安定な基底
状態Ｌ２においては光学的情報記憶媒体８の情報記憶部
分は第５図に示すように１光子のエネルギーｈν１の光
に対して光吸収性を持たないことが望ましいが、たとえ
光吸収性を有′したとしても、第３図に示した基底状態
Ｌ１の場合と比べて充分な光吸収の差があればさしつか
えない。

すなわち、基底状態Ｌ１（第３図参照）と基底状態Ｌ２
　（第５図参照）の吸収スペクトルの差異を利用して情
報の読出しを行うこともできる。あるいは第５図に示す
ような情報の書込みによって生じた新たな吸収スペクト
ルの一部あるいは全部に相当する周波数の光、すなわち
振動数が略ν８の光を用いても情報の読出しが可能であ
る。

また、上記実施例において、光検出器９は、光学的情報
記憶媒体８の透過光の強度を検出して情報の読取りを行
なったが、光学的情報記憶媒体８からの反射光の強度を
検出して情報の読取りを行なうこともできる。この場合
には、光学的情報記憶媒体８の片面に反射面が必要に応
じて形成される。

さらに上述の準安定基底状態はＭのみではなくＭｌ、Ｍ
２・・・と複数の準安定基底状態であっても、書込み時
１光子のエネルギーｈν１　＋”Ｍｌ　＋　”Ｍ２・・
・の各党を光学的情報記憶媒体８１Ｃ照射し、その基底
状態Ｌ１を基底状態Ｍ１→同Ｍ２→・・・　へと移行さ
せて最終的【基底状態Ｌ２として情報を光学的情報記憶
媒体８に書込むことは可能である。勿論、情報の読出し
は１光子のエネルギーｈν１の光ビーム５だけで行えば
上記の場合と同様の効果が得られる。

また、第１および第２の光源１，２としてレーザーを用
いた場合、第１および第２のフィルタ３゜４は不要とな
シ、このレーザーは集光レンズを用いて光学的情報記憶
媒体８に約１μｍ径のレーザー光を照射することが可能
で、従って、大きな記憶密度を得ることができる。

壕だ、以上の説明では、光学的情報記憶媒体の記憶媒体
を光誘起反応性を示す単一物質の単層として説明したが
、これを光誘起反応を示す複数物質の多層とし、各層の
吸収帯を少しずつずらせたシ、あるいは単層であっても
異なる吸収スペクトルを有する２種以上の材料を複合化
して形成した記憶媒体を用いることによって周波数次元
において少なくとも２つ以上のデータ・ビットを光学的
情報記憶媒体の同一記憶ビット部分に記憶させることが
できる。

さらに、光学的情報記憶媒体８に、単一の周波数の強い
光を受けて光誘起反応を起こし、基底状態Ｌ１から基底
状態Ｌ２に移行する材料が用いら゛れた場合には、第１
図において、上述の第２の光源２、第２のフィルタ４お
よびミラー７は不要となる。

〔発明の効果〕

以上のよう足、この発明によれば、強い光を受けた場合
、もしくは吸収スペクトル幅内の少なくとも一部に相当
する周波数の光を受け、これと同時にあるいはその直後
に上記周波数と異なる少なくとも１種類以上の周波数の
光を受けた場合のいずれかの場合において光誘起反応を
起こして分子の持久的な基底状態において情報を記憶す
る性質を有する記憶媒体と、この記憶媒体に情報を書き
込むために上記光を出射する光源手段とを用いるように
構成したので、情報の読出しの際の露光による情報の消
去が生じにくく情報の信頼性をいつまでも高く保つこと
のできるものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による光学的情報記憶装置
を示す構、成因、第２図は２種類の光のスペクトルを示
す線図、第３図は光学的情報記憶媒体の安定な基底状態
Ｌ１における吸収スペクトルを示す線図、第４図は光学
的情報記憶媒体の準安定な基底状態Ｍにおける吸収スペ
クトルを示す線図、第５図は光学的情報記憶媒体の安定
な基底状態Ｌ２における吸収スペクトルを示す線図であ
る。 図において、１．２は光源、３，４はフィルタ、５．６
は光ビーム、７はミラー、１〜７は光源手段、８は光学
的情報記憶媒体、９は光検出器。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）光の照射を受けず光誘起反応を起こしていない分
   子の持久的な第１の基底状態となつている部分で、強い
   光の照射を受けた場合、又は吸収スペクトル幅の少なく
   とも一部に相当する周波数の光の照射を受け、この光照
   射と同時にあるいはこの光照射の直後にこの光照射の部
   分に上記周波数と異なる周波数の光の照射を受けた場合
   に上記光照射を受けた部分で光誘起反応を起こして上記
   第１の基底状態から準安定的な基底状態を経て分子の持
   久的な第２の基底状態となつて上記光照射部分に情報を
   記憶する性質を有する略平面状の光学的情報記憶媒体と
   、この光学的情報記憶媒体に情報を書込むために上記種
   類の光を出射して上記光学的情報記憶媒体を照射する光
   源手段とを備えた光学的情報記憶装置。
2. （２）上記光誘起反応が多光子吸収過程であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学的情報記憶装
   置。
3. （３）上記光誘起反応が段階的多光子吸収過程であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学的情報
   記憶装置。
4. （４）上記光誘起反応が可逆的であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記
   載の光学的情報記憶装置。
5. （５）上記光誘起反応が不可逆的であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に
   記載の光学的情報記憶装置。
6. （６）上起光誘起反応がフォトクロミック反応であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５項のい
   ずれか１項に記載の光学的情報記憶装置。
7. （７）上記光学的情報記憶媒体が上記光源から光の照射
   を受けた部分において光学的特性を変える性質を有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６項の
   いずれか１項に記載の光学的情報記憶装置。
8. （８）上記光源の少なくとも一部がレーザーであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第７項のいず
   れか１項に記載の光学的情報記憶装置。
9. （９）上記光源が上記光学的情報記憶媒体からの情報の
   読取りのためにも用いられ、情報読取り時に上記光学的
   情報記憶媒体の透過光又は反射光の強度を検出する光検
   出器を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項な
   いし第８項のいずれか１項に記載の光学的情報記憶装置
   。
10. （１０）上記光学的情報記憶媒体が１つの層であり、２
    次元的に情報を記憶することを特徴とする特許請求の範
    囲第１項ないし第９項のいずれか１項に記載の光学的情
    報記憶装置。
11. （１１）上記光学的情報記憶媒体が、互いに包含されな
    い異なる吸収スペクトルを有する複数の物質で多層状に
    形成され、３次元的に情報を記憶することを特徴とする
    特許請求の範囲第１項ないし第９項のいずれか１項に記
    載の光学的情報記憶装置。
12. （１２）上記光学的情報記憶媒体が互いに包含されない
    異なる光吸収スペクトルを有する複数の材料の複合体か
    ら形成され、１つの記憶ビット領域部分で複数のデータ
    ・ビットを記憶することを特徴とする特許請求の範囲第
    １項ないし第１０項のいずれか１項に記載の光学的情報
    記憶装置。