(57)【要約】【課題】ホログラム原盤を簡便かつ高速に作製すること。【解決手段】２つの光同士の干渉を利用して感光樹脂層１３にホログラム記録される情報記録媒体を作製する情報記録媒体作製装置であって、第１の平面光波１４を生成する第１の光源１００と、第１の光源１００から出射された第１の平面光波１４に記録しようとする情報を重畳させる第１の空間光変調器２２と、開口パターンを有し、第１の空間光変調器２２を透過した物体光を前記開口パターンにより部分的に透過させることにより変調し、該物体光１６を感光樹脂層１３に照射する第２の空間光変調器２３と、感光樹脂層１３に前記物体光と同時に照射する第２の平面光波１７を生成する第２の光源２００とを備えている。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの光同士の干渉を利用してホログラム記録される情報記録媒体を作製する情報記録媒体作製方法において、
前記２つの光のうちの一方が、少なくとも２つ以上の空間光変調器を用いて生成したことを特徴とする情報記録媒体作製方法。
【請求項２】
前記情報記録媒体は、ホログラムが記録される感光樹脂層を有し、
前記２つの光のうち一方の光を、第１の空間光変調器を透過させることによって、記録しようとする情報を前記一方の光に重畳し、しかるのちに、第２の空間光変調器を透過させて空間的に変調してから感光樹脂層に照射することによりホログラム記録することを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体作製方法。
【請求項３】
前記第２の空間光変調器は、光マスクであることを特徴とする請求項２に記載の情報記録媒体作製方法。
【請求項４】
２つの光同士の干渉を利用して感光樹脂層にホログラム記録される情報記録媒体を作製する情報記録媒体作製装置において、
該装置は、
第１の平面光波を生成する第１の光源と、
第１の光源から出射された第１の平面光波に記録しようとする情報を重畳させる第１の空間光変調器と、
開口パターンを有し、第１の空間光変調器を透過した物体光を前記開口パターンにより部分的に透過させることにより変調し、該物体光を前記情報記録媒体の感光樹脂層に照射する第２の空間光変調器と、
前記情報記録媒体の感光樹脂層に前記物体光と同時に照射する第２の平面光波を生成する第２の光源と、
を有することを特徴とする情報記録媒体作製装置。
【請求項５】
前記第２の空間光変調器が有する開口パターンは、固定的に形成されるとともに、
前記第２の空間光変調器は、前記情報記録媒体の感光樹脂層にホログラム記録されるごとに、開口パターンを変更するように前記第２の空間光変調器を移動させ、または交換することを特徴とする請求項４に記載の情報記録媒体作製装置。
【請求項６】
前記第２の空間光変調器は、ホログラム記録するごとに開口パターンを変更可能に構成されていることを特徴とする請求項４に記載の情報記録媒体作製装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、再生専用ホログラムカードを複製する情報記録媒体（ホログラム原盤）に関し、磁気カードやＩＣカードのように、持ち運び容易なメモリカードとして利用して好適な再生専用ホログラムカードを複製するための情報記録媒体作製方法及び情報記録媒体作製装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポケットに入れて持ち運びが可能な情報カードとしては、テレホンカードのような磁気カードが一般に用いられている。また、近年ではＩＣカードが登場し、電子商取引への適用が考えられている。磁気カードは安価ではあるが、偽造の危険性があり、また、ＩＣカードは偽造が困難であるがビット単価が高価になってしまうという欠点がある。
この欠点を補うために考案されたのが再生専用ホログラムカードである。詳細は特許文献１に記載されているが、ここで簡単に紹介する。
【０００３】
図３に再生専用ホログラムカードの概念図を示す。石英やプラスチックなどの板状の透明な媒質をコア層とし、それよりも低い屈折率の媒質で挾んだ構造のいわゆるスラブ光導波路は、コア層近傍に光を閉じこめて面内方向に伝搬させることができ、光通信用の部品へと応用されている。再生専用ホログラムカードは、この導波路を幾重にも重ね、かつ各導波層がホログラムを備えることを特徴としている。図３は再生専用ホログラムカードの断面図を示しており、導波層が幾重にも重ねられている様子が描かれている。
【０００４】
同図に示されているとおり、媒体の一端をカード面に対して４５°傾いた面でカットし、研磨して鏡の用を成すような構造としており、上方から凸レンズ２で絞り込まれたレーザ光１がこの４５°反射面３で反射されてコア層８とクラッド層９からなる導波層のうちの一つへ導入され、同導波層中をその導波光４が伝搬してゆく。導波層には、屈折率を変調する等の方法であらかじめ情報を乗せたホログラム７が作り込まれており、これによって回折された光５はホログラム画像１０を形成する。このホログラム画像１０をＣＣＤ等の２次元光ディテクタで取り込むことにより、情報読み出しを行う。
【０００５】
また、図３中の凸レンズ２をその光軸方向に動かすことによって光を伝搬させる導波層を変え、それぞれの層に記録された情報を別個に読み出すことができる。
再生専用ホログラムカードは、プラスチック（または樹脂）を主たる材料として作製されることが多い。これは、代表的な情報記録媒体であるＣＤやＤＶＤ等と同様に、スタンピング技術によって原盤から大量に複製生産することができるためである。
【０００６】
図４に、スタンピング技術の再生専用ホログラムカード作製技術への適用の一例を示す。ここでは、始めにクラッド層９上にコア層８が成膜される（図４（ａ））。次に、表面にホログラムの形状に凹凸がつけられたホログラム原盤１１をコア層８に押しつけ、凹凸を転写する（図４（ｂ））。
さらに、上にクラッド層９を被覆して一つの導波路が形成され（図４（ｃ））、これを複数積層して図３に示したような再生専用ホログラムカードができる（図４（ｄ））。
【０００７】
従来のホログラム原盤１１は、数値計算によって得たホログラムパターンに従って、電子ビームやレーザビームで描画して作製されていた。
しかし、媒体の情報容量を高めるためにホログラムの面積を広くしようとすると、計算にも描画にも時間がかかる。ホログラム原盤の作製時間を短くするため、特許文献２に記載された原盤作製方法が考案された。この原盤作製方法は、本来のホログラフィー技術と同様に、光の干渉を使ってホログラムを作製するものである。図５に、この原盤作製方法を示す。
【０００８】
図５において、片面に表面レリーフ型ホログラム感光樹脂を塗布したガラス板１２を用意し、このガラス板１２における感光樹脂層１３の側から、第１の平面光波１４を空間光変調器１５に照射して発生させた物体光１６を照射する。ここで、空間光変調器とは、光の強度や位相などを空間的に変調するデバイスである。コンピュータ用の液晶表示素子は空間光変調器の一例であり、液晶を主材料として、微少な素子が平面内で縦横に多数並ベられた構造を取っており、個別の画素の光透過率を電気的に制御できるようになっている。コンピュータを使うなどして、記録しようとする情報を空間光変調器１５に乗せ、これに光を照射することによって、光に情報を重畳することができる。
【０００９】
物体光１６の照射と同時に、ガラス板１２の側面から第２の平面光波１７を入射して感光樹脂層１３を下から照明する。すると、二つの光波が干渉して干渉縞が形成され、その形のままに感光樹脂層１３が感光され、凹凸が形成される。この凹凸は、物体光１６と、第２の平面光波１７を参照光とするホログラムである。第２の平面光波１７は、再生専用ホログラムカードにおける導波光とは異なるが、第２の平面光波１７の入射角を適切に調整することにより、導波光を参照光としたときと等価なホログラム形状にすることが可能で、再生専用ホログラムカード作製用の原盤として用いることができる。この原盤を使ってホログラムカードを作製すると、図５の空間光変調器１５が置かれた位置に、代わりに撮像素子を置くと、先に空間光変調器１５に表示した情報を読み取ることができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−３４５４１９（特願平１１−０３６５４０）
【特許文献２】
特開２００１−０８３８６５（特願平１１−２６２５８８）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
再生専用ホログラムカードでは、各層のホログラムそれぞれが１枚の画像を生成することを基本としており、積み重ねる層数を増やすことにより大きな媒体容量を得ていた。
一方、開口多重と称する方式を用いると、１つのホログラムから複数の画像を多重記録することが可能で、媒体容量の更なる増大が望める。図６は、開口多重方式を説明する図である。この多重方式は、同図のように媒体１８と撮像素子１９との間に光マスク２０を入れることを特徴とする。ここで、光マスクとは、平面内で光を通す部分と通さない部分をパターニングしたものである。
【００１２】
光マスクは、ガラス基板上に堆積したクロム薄膜をパターニングしたクロムマスクが一般的であるが、入射する光を２次元的に強度変調するためのものであることから、前述の空間光変調器の一種とみなすことができる。図６（ａ）では、光マスク２０には数箇所の開口２１が空いていて、回折光５の一部のみを透過する。この一部の成分のみの光で撮像素子１９上で１つの画像を結ぶよう、ホログラム７を設計しておく。
【００１３】
一方、図６（ｂ）では、図６（ａ）で透過した回折光成分は光マスク２０によって遮断されており、図６（ａ）に示す状態において撮像素子１９で観測された画像は観測されない。代わりに、別の光成分が光マスク２０を透過しており、これにより撮像素子１９上には図６（ａ）とは異なる画像が観測される。
これより、開口マスクによって、１つのホログラムから複数の画像を独立に再生することができることがわかる。この図では、２つの画像しか多重されないような構造になっているが、光マスクまたは空間光変調器上の開口パターンの配置によって、もっと多重の度合いを高めることも可能である。
【００１４】
再生専用ホログラムカードにとって、この開口多重方式は容量を格段に増加させる極めて重要な技術である。ところが、従来のホログラム原盤（情報記録媒体）作製方法（特許文献２参照）では、開口多重方式については考慮されておらず、対応のホログラムを作製するための原盤作製方法については検討されていなかった。
また、図６に示す開口多重方式で再生するホログラムは、現状ではＣＧホログラムにより作成されており、ホログラム作成に長時間を要するという問題が有った。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ホログラム原盤（情報記録媒体）を簡便かつ高速に作製することができる情報記録媒体作製方法及び情報記録媒体作製装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、２つの光同士の干渉を利用してホログラム記録される情報記録媒体を作製する情報記録媒体作製方法において、前記２つの光のうちの一方が、少なくとも２つ以上の空間光変調器を用いて生成したことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の情報記録媒体作製方法において、前記情報記録媒体は、ホログラムが記録される感光樹脂層を有し、前記２つの光のうち一方の光を、第１の空間光変調器を透過させることによって、記録しようとする情報を前記一方の光に重畳し、しかるのちに、第２の空間光変調器を透過させて空間的に変調してから感光樹脂層に照射することによりホログラム記録することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の情報記録媒体作製方法において、前記第２の空間光変調器は、光マスクであることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明は、２つの光同士の干渉を利用して感光樹脂層にホログラム記録される情報記録媒体を作製する情報記録媒体作製装置において、該装置は、第１の平面光波を生成する第１の光源と、第１の光源から出射された第１の平面光波に記録しようとする情報を重畳させる第１の空間光変調器と、開口パターンを有し、第１の空間光変調器を透過した物体光を前記開口パターンにより部分的に透過させることにより変調し、該物体光を前記情報記録媒体の感光樹脂層に照射する第２の空間光変調器と、前記情報記録媒体の感光樹脂層に前記物体光と同時に照射する第２の平面光波を生成する第２の光源とを有することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の情報記録媒体作製装置において、前記第２の空間光変調器が有する開口パターンは、固定的に形成されるとともに、前記第２の空間光変調器は、前記情報記録媒体の感光樹脂層にホログラム記録されるごとに、開口パターンを変更するように前記第２の空間光変調器を移動させ、または交換することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の情報記録媒体作製装置において、前記第２の空間光変調器は、ホログラム記録するごとに開口パターンを変更可能に構成されていることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の実施形態では、通常のホログラムと同様に、情報を乗せた物体光ともう一つの光との干渉縞を感光性樹脂内で生成し、この樹脂の感光作用によって凹凸模様を生成させて、これをホログラム原盤とする方法をとる。このとき、少なくとも２つ以上の空間光変調器を用いて、物体光を発生することを特徴としており、これによって開口多重方式に対応した再生専用ホログラムカードのホログラム原盤（情報記録媒体）を作製する。以下、具体的に説明する。
【００２２】
本発明の実施形態に係る情報記録媒体作製装置の構成を図１に示す。本発明の実施形態に係る情報記録媒体作成装置は、図６に示す系で多重画像の分離再生を行うことを前提としたものであり、従来技術に含まれる、光に情報を乗せるための第１の空間光変調器２２に加え、第２の空間光変調器２３を用いることを特徴としており、これを図６に示す系で光マスク２０が置かれている位置に置くように構成されている。
【００２３】
すなわち、本実施形態に係る情報記録媒体作製装置は、２つの光同士の干渉を利用して感光樹脂層１３にホログラム記録される情報記録媒体を作製する機能を有し、該装置は、第１の平面光波１４を生成する第１の光源１００と、第１の光源１００から出射された第１の平面光波１４に記録しようとする情報を重畳させる第１の空間光変調器２２と、開口パターンを有し、第１の空間光変調器２２を透過した物体光を前記開口パターンにより部分的に透過させることにより変調し、該　物体光１６を感光樹脂層１１３に照射する第２の空間光変調器２３と、感光樹脂層１３に前記物体光と同時に照射する第２の平面光波１７を生成する第２の光源２００とを備えている。
【００２４】
上記構成からなる本発明の実施形態に係る情報記録媒体作製装置の記録作業について以下に説明する。
第１の光源１００により第１の平面光波１４が生成され、第１の空間光変調器２２に向けて出射される。空間光変調器２２は、まず、記録しようとする第１番目の画像情報を第１の平面光波１４に重畳させ、物体光を発生させる。この時、図６（ａ）に示す系における光マスク２０と同じ形になるよう、第２の空間光変調器２３で開口をパターニングする。これにより、図１（ａ）に示すように物体光を部分的に透過させて変調し、この物体光１６をガラス基板１２上に形成された感光樹脂層１３に照射し、これと同時に参照光に相当する第２の平面光波１７を第２の光源２００より感光樹脂層１３の下面に向けてガラス板１２の側方から照射する。
【００２５】
続いて、第１の空間光変調器２２によって第２の画像情報を第１の平面光波１４に重畳させ、物体光を発生させるが、このときは、やはり第２の空間光変調器２３を用いて、図６（ｂ）と同じ開口パターンで第１の空間光変調器２２を透過した物体光を変調する。この変調された物体光を感光樹脂層１３に照射すると同時に、先ほどと同様に第２の光源より第２の平面光波１７を感光樹脂層１３に照射し、第２の画像情報を記録する。
【００２６】
図６では、２つの画像情報が多重記録されている場合の再生方法が紹介されているが、前述の通り、開口パターンの適切な選び方により、もっと多重度を上げることができる。その場合には、画像の枚数分だけ上述の記録作業を繰り返し、同一の感光樹脂層に重ねて記録する。全ての画像の記録が終了した後、感光樹脂の特性に応じた適切な現像処理を行い、レリーフ型のホログラムパターンを生成する。引き続いて、金型に写し取るなどの方法でホログラム原盤を作製するのは、従来技術と全く同様である。
【００２７】
本発明の要となる第２の空間光変調器２３には、様々な種類のものを用いることができる。例えば、光マスクとして一般的なクロムマスクは、光遮蔽の特性に優れ、このために、多重する画像の間でのクロストークが小さいという特徴をもつ。また、液晶素子を用いても良い。液晶デバイスは、マトリクス状に並んだ個別の素子で、光を透過させたり遮断したりすることができるため、クロムマスクと同様に扱うことができる。消光比はクロムマスクに及ばないが、電気信号でパターンを変えることができるため、クロムマスクのように個々の画像をホログラム記録するごとに取り替えたり、移動したりする必要はない。
【００２８】
また、液晶デバイスには、個別の素子の光透過率を変えるもの以外に、光位相を変えたり、偏光状態を変えたりするタイプのものもある。このようなデバイスを用いても多重記録が可能である。ただし、その場合は、当然読み出しのときにも、図６に示す系の光マスク２０として同様なデバイスを使用する必要がある。
なお、図１では変調された物体光を感光樹脂層１３の側からガラス板１２に入射しているが、これを含めて、本発明は光の伝搬方向に特に限定はない。逆に、物体光を感光樹脂層１３が形成されていない方の面からガラス板１２に入射し、感光樹脂層１３の反対側を照射してもよい。
【００２９】
〈実施例〉
はじめに、フォトレジスト系の表面レリーフ型ホログラム材料樹脂を鏡面研磨したガラス上に塗布、乾燥させた。このガラス板を、図１に示す光学系で干渉縞を感光させた。光源には、波長６５０ｎｍの半導体レーザを用いた。第２の空間光変調器２３として図２に示すようなクロムマスクを用いた。図２において、白抜きの正方形部分のみがクロム膜が無く、光を透過する開口である。正方形の一辺は０．５ｍｍであった。このクロムマスクを、前記の樹脂を塗布したガラス板から約３ｍｍ離して置いた。
【００３０】
また、第１の空間光変調器２２としては、クロム膜で絵を描画したガラス板を４枚用意し、１枚ずつ、第２の空間光変調器２３としてのクロムマスクからさらに２ｍｍ離して置いた。
記録操作の始めに、前記の絵を描画したガラス板の１枚目を所定の位置に置いた。また、第２の空間光変調器２３の方は、開口が図２における▲１▼の場所に来るように置き、この状態で光照射を行った。以上で１番目の画像記録が完了し、次に２枚目の画像の時には、開口が▲２▼の場所に来るようにクロムマスクを平行移動し、同様の記録操作を行った。
【００３１】
以下、３枚目には▲３▼の位置、４枚目には▲４▼の位置に開口を置いて同様に記録を行った。引き続いて現像処理を行った後、前記樹脂の表面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、約４５０ｎｍ　間隔の縞状の凹凸が確認され、数値計算で求めたホログラムパターンと類似していた。
得られた凹凸の型を金属型に転写し、この金属型を用い、図４の方法にて再生専用ホログラムカードを作製した。クラッド層には屈折率１．４８４、コア層には屈折率１．４９２の樹脂を用いた。図４で始めに用意した下部のクラッド層は厚み０．５ｍｍ、コア層は厚み１．７μｍであり、ホログラム転写を行った後に上部に被覆したクラッド層の厚みは２０μｍとした。コア層は１枚のみとした。
【００３２】
出来上がった再生専用ホログラムカードの導波路に、図５に示した方法で波長６５０ｎｍの半導体レーザの光を導入したところ、コア層から約５ｍｍ離れた平面内でホログラム画像が観測されたが、記録した４枚の画像が全て重ね合わせられたものであった。
しかし、図６に示した光学系で、光マスク２０として図２に示すクロムマスクを用いて画像観測を行ったところ、撮像素子１９において、前述したクロム膜で描画した絵を個別に観測することができた。
以上のように、本実施形態に係る情報記録媒体作製装置は、開口多重方式で再生するホログラムを２つの光の干渉により直接的に作製する方法をとっており、本実施形態によれば、開口多重方式で再生するホログラムを短時間で直接的に作製することが可能となる。
【００３３】
【発明の効果】
以上述ベたように、本発明によれば、２つの光同士の干渉を利用してホログラム記録される情報記録媒体を作製するにあたり、前記２つの光のうち一方の光を、第１の空間光変調器を透過させることによって、記録しようとする情報を前記一方の光に重畳し、しかるのちに、第２の空間光変調器を透過させて空間的に変調してから情報記録媒体の感光樹脂層に照射することによりホログラム記録するようにしたので、開口多重方式に対応した再生専用ホログラムカードのホログラム原盤を直接的に、簡便かつ高速に作製することができる。
この結果、ホログラム原盤（情報記録媒体）の製造コストを下げることが可能となり、再生専用ホログラムカードを廉価に作成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る情報記録媒体作製装置の構成を示す図。
【図２】図１に示す情報記録媒体作製装置における第２の空間光変調器として使用したクロムマスクの構成を示す説明図。
【図３】再生専用多重ホログラムカードの構造及びホログラム再生時の状態を示す説明図。
【図４】スタンピング技術の再生専用ホログラムカード作製技術への適用例を示す説明図。
【図５】従来のホログラム原盤作製光学系の構成例を示す説明図。
【図６】開口多重方式を示す説明図。
【符号の説明】
１：レーザ光、２：凸レンズ、３：４５°反射面、４：導波光、５：回折光、６：結合点、７：散乱要因（ホログラム）、８：コア層、９：クラッド層、１０：ホロゲラム画像、１１：ホログラム原盤、１２：ガラス板、１３：感光樹脂層、１４：第１の平面光波、１５：空間光変調器、１６：物体光、１７：第２の平面光波、１８：媒体、１９：撮像素子、２０：光マスク（空間光変調器）、２１：開口、２２：第１の空間光変調器、２３：第２の空間光変調器、１００：第１の光源、２００：第２の光源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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