(57)【要約】      （修正有）【課題】既記録の光情報記録媒体に対して新たな情報を追記することができる光情報記録装置を提供する。【解決手段】シングルモード平面型光導波路が積層され、該積層導波路の各導波層内に導波光を参照光とするホログラムが生成された光情報記録媒体１に情報を記録する光情報記録装置であって、ホログラムの物体光２の情報を生成する空間光変調器４と、媒体を挟んで該空間光変調器４の反対側に透明な高屈折率基板５と、高屈折率基板内を、再生時の参照光である導波光７とはほぼ反対向きに、記録時の参照光９を進行させる手段と、光情報記録媒体に新たな導波層を積層する手段とを有する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シングルモード平面型光導波路が積層され、該積層導波路の各導波層内に導波光を参照光とするホログラムが生成された光情報記録媒体に情報を記録する光情報記録装置であって、
ホログラムの物体光の情報を生成する空間光変調器と、媒体を挟んで該空間光変調器の反対側に透明な高屈折率基板と、
前記高屈折率基板内を、再生時の参照光である導波光とはほぼ反対向きに、記録時の参照光を進行させる手段と、
前記光情報記録媒体に新たな導波層を積層する手段と
を有することを特徴とする光情報記録装置。
【請求項２】
シングルモード平面型光導波路が積層され、該積層導波路の各導波層内に導波光を参照光とするホログラムが生成された光情報記録媒体に情報を記録する光情報記録装置であって、
ホログラムの物体光の情報を生成する３次元物体と、媒体を挟んで該３次元物体の反対側に透明な高屈折率基板と、
前記高屈折率基板内を、再生時の参照光である導波光とはほぼ反対向きに、記録時の参照光を進行させる手段と、
前記光情報記録媒体に新たな導波層を積層する手段と、
を有することを特徴とする光情報記録装置。
【請求項３】
前記空間光変調器と前記光情報記録媒体の相対距離を変更する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の光情報記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル式かアナログ式を問わず、光情報記録装置に係わるものである。デジタル式では、磁気カードやＩＣカード等の様に持ち運びが容易な携帯用メモリカードとして好適な光情報記録媒体に情報を記録する光情報記録装置に関する。アナログ式では、３次元立体画像を表示するホログラム情報の保存に好適な光情報記録媒体に情報を記録する光情報記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シングルモード平面導波路内にホログラムを形成し、そのホログラムによって導波光を回折させて任意の波面を導波路外に取り出す技術を導波路ホログラフィーと呼び、該ホログラムを導波路ホログラムと呼ぶ。
ホログラフィーを体積ホログラフィーと薄膜ホログラフィーに分類すると、導波路ホログラフィーは薄膜ホログラフィーに分類される。導波路ホログラムが作り込まれた導波路を積層化した積層導波路ホログラフィーは、薄膜ホログラフィーでありながら三次元領域を記録領域として使用できることから、大容量の光メモリ（例えば、特許文献１）や、立体動画表示パネル（例えば、特許文献２）としての応用が可能である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３４５４１９号公報
【特許文献２】
特開２００１−０９２３３９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、積層導波路ホログラフィーをデジタルメモリとして使用する場合は、従来の光ディスクと比較して、媒体回転の必要が無いなど、メリットも多いが、現実的にはスタンパからの転写による再生専用型のみ実現し、追記型や書換型の実現には記録媒体に高い非線形性を必要とするなど、解決すべき課題が多い。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、既記録の光情報記録媒体に対して新たな情報を追記することができる光情報記録装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、シングルモード平面型光導波路が積層され、該積層導波路の各導波層内に導波光を参照光とするホログラムが生成された光情報記録媒体に情報を記録する光情報記録装置であって、ホログラムの物体光の情報を生成する空間光変調器と、媒体を挟んで該空間光変調器の反対側に透明な高屈折率基板と、前記高屈折率基板内を、再生時の参照光である導波光とはほぼ反対向きに、記録時の参照光を進行させる手段と、前記光情報記録媒体に新たな導波層を積層する手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、シングルモード平面型光導波路が積層され、該積層導波路の各導波層内に導波光を参照光とするホログラムが生成された光情報記録媒体に情報を記録する光情報記録装置であって、ホログラムの物体光の情報を生成する３次元物体と、媒体を挟んで該３次元物体の反対側に透明な高屈折率基板と、前記高屈折率基板内を、再生時の参照光である導波光とはほぼ反対向きに、記録時の参照光を進行させる手段と、前記光情報記録媒体に新たな導波層を積層する手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記空間光変調器と前記光情報記録媒体の相対距離を変更する手段を有することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態による光情報記録装置を図面を参照して説明する。
初めに、本発明の概略を説明する。積層導波路ホログラフィーをデジタルメモリとして使用する場合において、追記型や書換型の実現が困難であるのは、記録材料に大きな光非線形を要求するからであるが、これは、記録時に記録している層以外の材料が感光し、光非線形性がなければ、多層記録によって信号強度が層数の２乗に反比例して減衰することに由来する。そこで、記録時には光に感光する層を１層のみとする構成をとる。具体的には、既に記録済みの積層サンプルの最下層に新たに層を加えながら記録を進める。ここで、信号再生時に光を検出する光検出器に近い方を上層側と定義する。
【００１０】
まず、厚さ１０μｍ程度の透明プラスチックシートに、厚さ１μｍ程度のフォトポリマーがコートされたものを用意する。このフォトポリマーは、初期状態では、「ポリマー」ではなく、モノマーもしくはオリゴマーであり、記録露光によって光重合し「ポリマー」となる。そして、追記したい積層媒体の最下層に、上記シートをラミネートする。続いて、該シートに該シートより高い屈折率を有する透明な高屈折率基板を密着し、媒体と新たにラミネートされたフィルムが離れないように保持しておき、記録露光を行う。その際、参照光は再生時の参照光である導波光とは、ほぼ反対方向に進行するように入射させる。プリズムを用いたのは、その様な記録時の参照光の進行方向を導波光以外で実現するためである。これにより、再生時には、位相共役再生が行われ、記録時の物体光とは反対方向に進行する光が再生されることになる。また、空間光変調器に入射前にレンズによって物体光を集光する。ただし、該レンズの焦点位置は再生時に開口マスクが置かれる位置である。
【００１１】
ここで、図１を参照して、光路について説明する。図１は、光路を示す説明図である。既記録の媒体１の下部にフォトポリマー付きプラスチックシート８をラミネートし、透明高屈折率基板５で保持する。ここでは、基板としてプリズム形状のものを例示した。再生時の導波光７の入射方向を図に示す矢印方向とすると、記録時の参照光９の入射方向は図に示す矢印方向とする。一方、物体光２は凸レンズ３によって、再生時のマスク６の開口面位置に焦点を持つように集光させる。ただし、物体光２は空間光変調器４を通過するため、焦点位置での光はある程度の広がりを持つ。
【００１２】
ここで、図２を参照して、記録部位について詳細を説明する。図２は、記録部位の拡大図である。記録済みの媒体１の下部にフォトポリマー８ａとプラスチックシート８ｂがある。透明な高屈折率基板５を進行する記録参照光９は、プラスチックシート８ｂとの界面６で屈折し、導波光の進行方向に近い角度（図２の符号Ａで示す方向））で記録媒体１を通過する。同時に入射される物体光２との干渉縞がフォトポリマー８ａに記録されるが、ここで「記録」とは、光重合による高分子化であるから、記録と硬化はこの場合、同義である。従って、記録によってラミネートされたプラスチックシート８ｂは前に記録されていた媒体１と接着され、記録後は透明光屈折率基板５を外してもシートははずれない。
【００１３】
次に、図３を参照して、空間光変調器４の代わりに３次元物体１０を用いる場合の構成を説明する。媒体１を挟んで、上方から物体光１２が、下方から透明光屈折率基板５を進行する記録用の参照光９を照射する。記録用の参照光９の進行方向は図１と同様、再生用の参照光７の方向（図に示す矢印の方向）とはほぼ逆向きである。図１と最も大きく異なるのは、空間光変調器４に対応する３次元物体１０への照明であり、照明光１１を下方から照射し、３次元物体１０の下面からの反射光を物体光１２としている点である。
【００１４】
次に、図１、２を参照しながら、具体例を挙げてを説明する。透明光屈折率基板５として、屈折率１．６のガラスプリズムを用いる。プラスチックシート８ｂとして厚み１０μｍ、屈折率１．５１のエポキシ系透明プラスチックシートを、フォトポリマー８ａとして、波長５３２ｎｍ近辺の光に反応する開始剤をもつエポキシ系フォトポリマーを用い、厚みは１μｍとする。このフォトポリマー８ａの硬化後の屈折率は１．５２とする。透明光屈折率基板（プリズム）５の記録参照光入射面の媒体からプリズム境界（界面）６に対する傾きは７０度とする。なお、記録再生とも使用レーザーの波長は５３２ｎｍとする。マスク（開口面）６と媒体１との距離は０．５ｍｍ、空間光変調器４とマスク（開口面）６との距離を１０ｍｍ、凸レンズ３と空間光変調器４との距離を２０ｍｍとする。即ち、凸レンズ３の焦点距離は３０ｍｍである。空間光変調器４は、透過型液晶パネルであり、ピクセルピッチは２０μｍである。
【００１５】
まず、屈折率１．５１のプラスチック基板（図２の媒体１：厚み０．１ｍｍ）を手始めに、その下部に上記フォトポリマー付きプラスチックシート８をラミネートし、下から透明光屈折率基板（プリズム）５で支える。次いで、波長５３２ｎｍのＹＡＧ：ＳＨＧレーザーで露光を行い、情報を露光後は、電灯光もしくは太陽光にさらして、フォトポリマー８ａを完全硬化させる。最後に、透明光屈折率基板（プリズム）５を外せば、１層露光の媒体が完成する。次は、この一層露光の媒体の下にさらにフォトポリマー付きプラスチックシート８をラミネートし、記録露光後太陽光露光を行う。層数を増やすためには、順次、同じ操作を行い、最後に、再生用の参照光７が入る位置で切断し、媒体の完成である。
【００１６】
次に、図４を参照して、空間光変調器４と媒体１の相対距離を変化させる構成を説明する。空間光変調器４は媒体１に対して相対距離を変化させる相対距離変更部１３を備える。空間光変調器４への照明光１１は変調を受けて物体光１２となる。再生時の参照光７とは、ほぼ逆向きに記録用の参照光９が透明光屈折率基板５内を進行する。これは、図３に示す３次元物体１０を実際に用意する代わりに、空間光変調器４を上下動させて相対距離を変化させることで３次元情報を記録することを意図したものである。
【００１７】
次に、具体例を挙げて説明する。媒材材料、空間光変調器４、使用レーザーは前述した構成と同じである。空間光変調器４は、媒体１からの距離を１〜１００ｍｍの範囲で可動できる。媒体１から空間光変調器４の距離を決め、その高さ（距離）に欲しい輝点の位置のみ空間光変調器４のピクセルが光を透過させるようにする。この状態で記録露光を行うが、空間光変調器４の高さ（距離）を何水準変えるかは予め決めておき、全ての高さで必要な強さの回折効率が得られるように記録露光時間を調整する。空間光変調器４の高さ（距離）を変えて露光し、全ての高さで露光が終わると、電灯光もしくは太陽光に暴露し、フォトポリマー８ａの硬化を完了させる。続いて、新たにフオトポリマー付きプラスチックシート８をさらにラミネートし、別の３次元情報を記録するという作業を繰り返した後、最後に再生光入射面を切断し、立体動画再生パネルの完成である。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、光に反応する材料が１層分しかないようにすることで、多層記録時に懸念される信号強度劣化がなく、かつ、必要な層だけ積みまして行けば良いので、情報量の異なるコンテンツに有効に対応することができる。従って、積層導波路ホログラムメモリが再生専用型ではなく、１回記録でき、再生専用型の再生ドライブで再生することの出来る媒体を供給することが出来る。この方法は、メモリ用途だけではなく、本来のホログラフィーの持つ立体表示にも対応でき、かつ、積層構造を持つために複数枚の立体像を、安価なレーザーや発光ダイオードで独立に再生できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における記録時の光路を示す図である。
【図２】図１に示す記録部の拡大図である。
【図３】三次元物体記録時の光路を示す図である。
【図４】空間光変調器の高さ（距離）を変化させる場合の光路を示す図である。
【符号の説明】
１・・・媒体
２・・・物体光
３・・・凸レンズ
４・・・空間光変調器
５・・・透明光屈折率基板
６・・・マスク（開口面）
７・・・導波光（参照光）
８・・・フォトポリマー付きプラスチックシート
８ａ・・・フォトポリマー
８ｂ・・・プラスチックシート
９・・・参照光
１０・・・３次元物体
１１・・・照明光
１２・・・物体光
１３・・・相対距離変更部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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