(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、光導電性物質と、非線形光学物質であるカーボンナノチューブと、ガラス転移温度制御剤とを含有する有機フォトリフラクティブ材料から構成され、この有機フォトリフラクティブ材料における前記カーボンナノチューブの含有割合が０．１重量％〜８０．０重量％である記録層を備え、前記カーボンナノチューブが直径０．５ｎｍ〜１０ｎｍ、長さ２μｍ以下の前記有機フォトリフラクティブ材料内の相間分離を抑制できるサイズを有すると共に、前記記録層がテトラヒドロフランの溶液に前記カーボンナノチューブを溶解して乾燥させた構造を有することを特徴とする有機フォトリフラクティブ記録媒体。
【請求項２】
前記光導電性物質がポリビニルカルバゾールであることを特徴とする請求項１記載の有機フォトリフラクティブ記録媒体。
【請求項３】
前記ガラス転移温度制御剤がエチルカルバゾールであることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機フォトリフラクティブ記録媒体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機フォトリフラクティブ記録媒体の記録装置であって、情報が付加された物体光と、参照光とを、記録媒体に照射して、情報の記録を行う記録手段を備えたことを特徴とする記録装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機フォトリフラクティブ記録媒体の再生装置であって、参照光を情報が記録された記録媒体に照射して、前記記録媒体から再生された再生光を検出して情報の再生を行う再生手段を備えたことを特徴とする記録再生装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機フォトリフラクティブ記録媒体の記録装置であって、情報が付加された物体光と、参照光とを、記録媒体に照射して、情報の記録を行う記録手段と、参照光のみを情報が記録された記録媒体に照射して、前記記録媒体から再生された再生光を検出して情報の再生を行う再生手段とを備えたことを特徴とする記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照射した光強度パターンに応じた屈折率分布を生じる有機フォトリフラクティブ材料を用いたホログラムメモリ等に利用される記録媒体及び記録装置に関し、特に、記録再生が安定であり、高容量で安価な有機フォトリフラクティブ記録媒体及び記録装置、再生装置、記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報記録技術の向上に従い、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、熱相変化媒体の記録密度は飛躍的に上がっている。しかし、これらの記録方式は共に、ｂｉｔ  ｂｙ  ｂｉｔの記録方式であり、１ｂｉｔ単位で記録再生を行わざるを得ないため、データ転送速度に限界があり、これら現行方式では、高速多重通信の時代の要請に答えられない可能性が出てきている。
【０００３】
このような時代の進展に対して、次世代の高記録密度、高速データ転送速度を兼ね備えた記録方式として、ホログラムメモリが注目されている。このホログラムメモリの課題は、高速で安定な記録再生が可能で、安価な記録メディアを開発することである。
【０００４】
現状では、ＬｉＮｂＯ3結晶等の無機材料の開発や、ビスフェノール−Ａ−ジグリシジルエーテル、４−ニトロ−１，２−フェニレンジアミン系にホール移動色素としてヒドラゾン誘電体を導入した多成分系伝場配向ポリマーや、ポリビニルカルバゾールとアクセプターとしてのＣ６０との電荷移動錯体、更には、カルバゾール誘導体のオリゴマー、デンドリマー等を用いた有機材料の開発も行われている。
【０００５】
しかしながら、無機材料は媒体作製が容易ではなく、薄膜化が困難で、記録媒体設計の自由度が制限されると言う問題がある。これは記録装置の小型化を図る上で大きな問題となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
これに対して有機材料は、成膜性に優れ、薄膜化や材料の取り扱いも含め媒体作製が容易であり記録媒体設計における自由度も高い。
【０００７】
しかし、短時間では安定な材料も開発されているが、長期間安定な材料は未だ存在していない。例えば、上述した光導電性物質であるポリビニルカルバゾールと、アクセプターとしての非線形光学物質であるＣ６０との電荷移動錯体を用いた有機フォトリフラクティブ材料は、飽和回折効率と格子形成応答速度が共に高く、ホログラムメモリに用いる材料として有望である。しかし、長期における記録再生の繰り返しや、保存時における外部から熱の影響等により、ポリビニルカルバゾールとアクセプターとしての非線形光学物質であるＣ６０とが相間分離を起こして非線形効果が低下する。これによって、回折効率や感度が低下し、記録再生ができなくなると言う問題があった。
【０００８】
また、光導電性物質としての高分子材料にアクセプターとしての非線形光学物質を導入するために、これらを化学的に合成し、各々の機能を備えた高分子とする試みも成されている。しかし、各々の特性を保持させる事は容易でなく、各材料の選択や合成方法も未だ開発段階であって、安価で安定な材料は得られていないのが現状である。
【０００９】
そこで本発明は、書き込み読み出しの記録再生を繰り返しても、相間分離することなく、長期間安定な有機フォトリフラクティブ記録媒体及び記録装置、再生装置、記録再生装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、少なくとも、光導電性物質と、非線形光学物質であるカーボンナノチューブと、ガラス転移温度制御剤とを含有する有機フォトリフラクティブ材料から構成され、この有機フォトリフラクティブ材料におけるカーボンナノチューブの含有割合が０．１重量％〜８０．０重量％である記録層を備え、カーボンナノチューブが直径０．５ｎｍ〜１０ｎｍ、長さ２μｍ以下の有機フォトリフラクティブ材料内の相間分離を抑制できるサイズを有すると共に、記録層がテトラヒドロフランの溶液にカーボンナノチューブを溶解して乾燥させた構造を有する構成としたものである。これにより、長期における記録再生の繰り返しや、保存時における外部からの熱の影響等によって相間分離することなく、長期間安定した有機フォトリフラクティブ記録媒体を提供できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、少なくとも、光導電性物質と、非線形光学物質であるカーボンナノチューブと、ガラス転移温度制御剤とを含有する有機フォトリフラクティブ材料から構成され、この有機フォトリフラクティブ材料におけるカーボンナノチューブの含有割合が０．１重量％〜８０．０重量％である記録層を備え、カーボンナノチューブが直径０．５ｎｍ〜１０ｎｍ、長さ２μｍ以下の有機フォトリフラクティブ材料内の相間分離を抑制できるサイズを有すると共に、記録層がテトラヒドロフランの溶液にカーボンナノチューブを溶解して乾燥させた構造を有することを特徴とする有機フォトリフラクティブ記録媒体であって、長期における記録再生の繰り返しや、保存時における外部からの熱の影響等によって相間分離することなく、長期間安定した有機フォトリフラクティブ記録媒体を提供できる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、光導電性物質がポリビニルカルバゾールであることを特徴とする請求項１記載の有機フォトリフラクティブ記録媒体であって、安定した光導電性を付与することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、ガラス転移温度制御剤がエチルカルバゾールであることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機フォトリフラクティブ記録媒体であって、記録及びその消去を安定して繰り返し行うことができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機フォトリフラクティブ記録媒体の記録装置であって、情報が付加された物体光と、参照光とを、記録媒体に照射して、情報の記録を行う記録手段を備えたことを特徴とする記録装置であって、長期間安定な有機フォトリフラクティブ記録媒体に対して記録を行うことができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機フォトリフラクティブ記録媒体の再生装置であって、参照光を情報が記録された記録媒体に照射して、記録媒体から再生された再生光を検出して情報の再生を行う再生手段を備えたことを特徴とする記録再生装置であって、長期間安定な有機フォトリフラクティブ記録媒体に対して再生を行うことができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機フォトリフラクティブ記録媒体の記録装置であって、情報が付加された物体光と、参照光とを、記録媒体に照射して、情報の記録を行う記録手段と、参照光のみを情報が記録された記録媒体に照射して、記録媒体から再生された再生光を検出して情報の再生を行う再生手段とを備えたことを特徴とする記録再生装置であって、長期間安定な有機フォトリフラクティブ記録媒体に対して記録再生を行うことができる。
【００１９】
（実施の形態）
以下、本発明の有機フォトリフラクティブ記録媒体及び記録装置、再生装置、記録再生装置について詳細に説明する。
【００２０】
まず、本発明の有機フォトリフラクティブ記録媒体について説明する。
【００２１】
本発明の有機フォトリフラクティブ記録媒体は、基板に記録層としての有機フォトリフラクティブ材料が形成された構成、或いは、有機フォトリフラクティブ材料それ自体からなる構成である。
【００２２】
有機フォトリフラクティブ材料は、少なくとも、光導電性物質と非線形光学物質であるカーボンナノチューブとを含むものである。更に、ガラス転移温度制御剤を含有させたものである。
【００２３】
光導電性物質としては、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）があげられ、同様の機能を持つ高分子材料であれば、他の材料を用いることもできる。ポリビニルカルバゾールの化学式を（化１）に示す。
【００２４】
【化１】
0004144238.tif 000002
【００２５】
また、非線形光学物質であるカーボンナノチューブは、電荷（この場合は正孔）を捕捉するアクセプターとしての機能を有するものである。
【００２６】
カーボンナノチューブは、直径０．５ｎｍ〜１０ｎｍで長さ２μｍ以下のものを用いることができる。ここで、図１にカーボンナノチューブの構造例を示す。なお、図１は本発明の一実施の形態におけるカーボンナノチューブを示す構造図である。また、カーボンナノチューブは単層であっても、多層であってもよく、共に同様の効果が期待できる。
【００２７】
更に、ガラス転移温度制御剤としては、光導電性物質のポリビニルカルバゾールに対してはエチルカルバゾールがあげられる。このガラス転移温度制御剤の働きは、ガラス転移温度（Ｔｇ）を低下させ、有機フォトリフラクティブ材料に対して、ホログラム記録及びその消去を繰り返し行うことを可能とするものである。エチルカルバゾールはポリビニルカルバゾールに対し、いわゆる可塑剤として作用する。エチルカルバゾールが存在せずガラス転移温度が高い状態では、ホログラム記録は可能であるが消去が困難である。また、エチルカルバゾールの化学式を（化２）に示す。
【００２８】
【化２】
0004144238.tif 000003
【００２９】
なお、カーボンナノチューブの添加量は、例えば、ポリビニルカルバゾール、カーボンナノチューブ、エチルカルバゾールで構成される有機フォトリフラクティブ材料に対して、０．１重量％以上８０．０重量％以下含有される。
【００３０】
また、有機フォトリフラクティブ記録媒体の製法としては、以上のように構成される有機フォトリフラクティブ材料をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）で溶かし、この溶液を基材に塗布し、これを乾燥させて成膜することによって、有機フォトリフラクティブ記録媒体を得ることができる。また、テトラヒドロフランを（化３）に示す。
【００３１】
【化３】
0004144238.tif 000004
【００３２】
更に、有機フォトリフラクティブ記録媒体に用いられる基材としては、ソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英ガラス等の無機酸化物ガラス、無機フッ化物ガラス等の無機ガラス、更に、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリフッ化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、非晶質ポリオレフィン、フッ素系樹脂等の高分子フィルム等があげられ、有機フォトリフラクティブ材料を塗布し、成膜可能であれば、いかなる材料を用いてもよい。
【００３３】
また、有機フォトリフラクティブ材料の基材への塗布方法としては、スピンコート、ロールコート、スプレーコート等の種々のコーティング方法や、ディップ法、浸漬塗布法等を用いることができる。
【００３４】
また、有機フォトリフラクティブ記録媒体として、有機フォトリフラクティブ材料の被膜を単体で用いてもよい。その場合、基材はなくてよい。被膜単体を作製するには、基材に一旦成膜したものを剥離すればよい。或いは、有機フォトリフラクティブ材料を有機溶剤で溶解した溶液を滴下し、これを乾燥して得られる固形物を用いてもよい。
【００３５】
ここで、本発明の有機フォトリフラクティブ記録媒体の作用について説明する。有機フォトリフラクティブ記録媒体に、２つの干渉性の高い光（コヒーレント光）、例えばレーザー光が入射されると、光導電性物質は電荷を発生し、この電荷はアクセプターである非線形光学物質に捕捉される。この時、レーザー光の干渉によって生じる干渉縞の明暗の光強度分布に応じて、空間電荷による電界が形成され、電気光学効果による屈折率分布を生じ、干渉縞に対応した電荷の濃淡分布の形で蓄積されホログラム記録がなされる。
【００３６】
また、本発明の有機フォトリフラクティブ記録媒体においては、非線形光学物質であるカーボンナノチューブはその構造が繊維状であるので、記録、再生或いは消去を繰り返しても、光導電性物質であるポリビニルカルバゾールやガラス転移温度制御であるエチルカルバゾールで構成された高分子膜内で相間分離を生じない。よって、有機フォトリフラクティブ記録媒体の寿命特性の改善を図ることが可能となる。
【００３７】
次に、本発明の有機フォトリフラクティブ記録媒体の記録再生装置ついて説明する。
【００３８】
ここで、図２は本発明の一実施の形態における有機フォトリフラクティブ記録媒体の記録再生装置を示す模式図である。図２において、１は記録媒体、２はエンコーダ、３は光源、４はビームスプリッタ、５はＳＬＭ（空間光変換器、Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）、６，７はレンズ、８はミラー、９は可動ミラー、１０は光検出器、１１はデコーダである。
【００３９】
記録媒体１は、上述した有機フォトリフラクティブ材料が基材に形成された有機フォトリフラクティブ記録媒体、或いは、基材を有することなく本発明の有機フォトリフラクティブ材料の被膜そのものからなる有機フォトリフラクティブ記録媒体のいずれかを用いる。
【００４０】
エンコーダ２は、記録媒体１に記録するデジタルデータを平面上に明暗による単位ページ配列ドットパターンとして並べ替えＳＬＭ５に出力する。例えば、論理値「０」を明、論理値「１」を暗とし、単位ページ毎に明暗からなる配列ドットパターンデータを形成する。この配列ドットパターンデータは、縦１０００ｂｉｔ×横１０００ｂｉｔのような単位ページの画素データとして与えられ、単位ページが記録単位となる。
【００４１】
光源３は干渉性の高い光（コヒーレント光）を発する光源であり、具体的にはレーザー発生装置である。
【００４２】
光源３から発した照射光は、ビームスプリッタ４で分割され、一方はＳＬＭ５、他方はミラー８へと導かれる。
【００４３】
ＳＬＭ５は、具体的には液晶表示装置があげられるが、エンコーダ２から出力された配列ドットパターンに対応させて、照射光を空間的な光のオンオフ信号に光変調するものである。例えば、論理値「０」である明を光透過、論理値「１」である暗を光不透過とする。
【００４４】
このように、エンコーダ２の配列ドットパターンの明暗（論理値「０」、「１」）はＳＬＭ５の透過・不透過パターンに置き換えられ、照射光はＳＬＭ５を通過、変調されて物体光（信号光）としてレンズ６に導かれる。
【００４５】
この物体光は、レンズ６でフーリエ変換され、記録媒体１に参照光と共に入射される。
【００４６】
なお、参照光は、ミラー８から可動ミラー９を介して記録媒体１に入射されるものであり、記録媒体１に対して特定の入射角θで入射される。
【００４７】
そして、物体光と参照光が干渉し、この干渉縞に応じて、記録媒体１では内部電場が発生して屈折率変化を生じて回折格子が記録される。即ち、干渉縞が記録媒体１にホログラム（屈折率格子）として記録されることになる。なお、記録媒体１に対する参照光の入射角θを変化させれば多重記録が可能となる。可動ミラー９は入射角θを変更するために可動するものである。
【００４８】
次に、記憶されたデータを記録媒体１から再生するには、記録時と同じ入射角θで参照光を入射すればよい。このとき物体光は入射しない。
【００４９】
参照光を入射すると、記録媒体１に記録されたホログラムから回折光が生じ、これがレンズ７で逆フーリエ変換され、光検出器１０へ導かれる。
【００５０】
光検出器１０は、具体的にはＣＣＤがあげられるが、これは入射された光の明暗を電気信号の強弱に変換するものである。そして、この電気信号（アナログ信号）はデコーダ１１に出力され、所定のスライスレベルと比較され、論理値「０」、「１」として再生される。
【００５１】
なお、本実施の形態においては、記録再生装置の構成で説明したが、エンコーダ２、光源３、ＳＬＭ５等は、これに関連する光学系を含め、記録媒体１に記録を行うための記録手段を構成するものであり、更に、光源３、光検出器１０、デコーダ１１等は、これに関連する光学系を含め、記録媒体１の再生を行うための再生手段を構成するものである。よって、記録装置として用いる場合には、少なくとも記録手段を備えればよく、再生装置として用いる場合には、少なくとも再生手段を備えればよい。更に、記録媒体１にホログラム記録されたデータを消去する場合には、紫外光を照射すればよく、その場合は、紫外光照射手段を設ければよい。
【００５２】
【実施例】
実施例により本発明を詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例により何ら限定されるものではない。
【００５３】
本実施例で使用した有機フォトリフラクティブ材料の組成を下記に示す。
光導電性物質
ポリビニルカルバゾール      ７５重量％
非線形光学物質
カーボンナノチューブ          ５重量％
ガラス転移温度制御剤
エチルカルバゾール          ２０重量％
まず、上記組成材料をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）で熔解した。そして、この溶液を基材となるガラス基板にバーコーターで塗布し、これをオーブンで乾燥させて成膜したところ、ガラス基板に膜厚１００μｍの有機フォトリフラクティブ膜（記録層）を有する有機フォトリフラクティブ記録媒体を得た。
【００５４】
次に、図２に示した記録再生装置を用いて得られた記録媒体の評価を行った。光源３には波長４０８ｎｍのレーザーダイオードを用いた。そして、簡易的なテストデータを作成してエンコーダ２に出力し、物体光（信号光）と参照光を照射して記録媒体上で交差、干渉させ、記録媒体に記録を行った。その後、参照光のみを照射したところテストデータがデコーダ１１に出力され再生された。
【００５５】
そして、この記録媒体は長期保存で劣化することなく、記録再生が可能であり、従来のものに比して保存安定性に優れていた。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、書き込み読み出しの記録再生を繰り返しても、相間分離することなく、長期間安定な有機フォトリフラクティブ記録媒体及び記録装置、再生装置、記録再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるカーボンナノチューブを示す構造図
【図２】本発明の一実施の形態における有機フォトリフラクティブ記録媒体の記録再生装置を示す模式図
【符号の説明】
１  記録媒体
２  エンコーダ
３  光源
４  ビームスプリッタ
５  ＳＬＭ
６，７  レンズ
８  ミラー
９  可動ミラー
１０  光検出器
１１  デコーダ
【図１】
0004144238.tif 000005
【図２】
0004144238.tif 000006