(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報が付加された長径ａの信号光および、この信号光にコヒーレントな長径ａの参照光を入射角度θで入射して干渉縞を形成することによりホログラムとして情報が記録トラックに記録される基板と、この基板の対向する２つの面に形成された電極とを有する膜厚Ｌの光記録媒体であって、
前記電極の少なくとも一方は、電圧を独立して印加可能に配置され、前記記録トラックの方向に沿ってパターン化されたａ／ｃｏｓθ＋Ｌｔａｎθより小さい幅を有する電極の群からなることを特徴とする光記録媒体。
【請求項２】
前記光記録媒体はカード状であり、前記パターン化された電極の群は、第一の方向に長手を有し、前記第一の方向に直交する第二の方向に互いに離間して配列された複数の矩形状の電極を含み、前記矩形状の電極の端部のそれぞれは、電圧印加部であることを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体。
【請求項３】
前記光記録媒体はディスク状であり、前記パターン化された電極の群は、円弧状パターンと、前記円弧状パターンの端部を前記ディスクの中心領域に電気的に接続する動径方向パターンとを有する複数の電極を含み、前記動径方向パターンのそれぞれは、前記ディスクの中心領域を介して電圧が印加されることを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体。
【請求項４】
光記録媒体に干渉縞を形成することによりホログラムとして情報を記録するための光記録装置であって、
情報が付加された長径ａの信号光と、この信号光にコヒーレントな長径ａの参照光とを、前記光記録媒体に入射角度θで入射する光照射手段と、
基板と、この基板の対向する２つの面に形成された電極とを有し、前記電極の少なくとも一方は、電圧を独立して印加可能に配置され、記録トラックの方向に沿ってパターン化されたａ／ｃｏｓθ＋Ｌｔａｎθより小さい幅を有する電極の群からなる膜厚Ｌの光記録媒体と、
前記光記録媒体の前記パターン化された電極の群の少なくとも一つと、前記基板の対向する面に設けられた電極との間に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記光記録媒体の前記パターン化された電極のそれぞれに印加される電圧を制御する電圧印加制御手段と、
前記信号光と前記参照光とが前記基板内で交差して形成される前記干渉縞の領域を、前記記録トラックの方向に沿って移動させるために前記光記録媒体を移動する媒体移動手段とを具備し、
前記光照射手段は、前記信号光および前記参照光それぞれの波数ベクトルの前記基板表面への射影が、前記記録トラックの方向と交差するように、前記信号光および前記参照光を入射することを特徴とする光記録装置。
【請求項５】
前記パターン化された電極の群の少なくとも一つと、前記基板の対向する面に設けられた電極との間に交流電圧を選択的に印加する交流電圧印加手段をさらに具備し、前記の交流電圧の選択的な印加と光照射とにより、前記光記録媒体に記録された情報が選択的に消去可能であることを特徴とする請求項４に記載の光記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラムとして情報を記録する光記録媒体および光記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光磁気記録や光ディスクなどの光熱相変化型の媒体に比べて、はるかに高密度な記録を行ない得る光記録媒体の一つとして、フォトリフラクティブ媒体が知られている。このフォトリフラクティブ媒体は、高密度画像など容量の大きなデータを記録することが可能であり、次のようなメカニズムによって記録層の屈折率が変化する媒体である。すなわち、光を照射することによって、電荷を発生させ、その電荷を空間的に分離する。この電荷分布に起因した電場によって、材料の屈折率が変化する。媒体内部に発生する電場を大きくすれば、ポッケルス効果に起因してより大きな屈折率変化を得ることが可能となる。このようなフォトリフラクティブ媒体は、光の干渉パターンを、屈折率格子として直接記録することができるので、ホログラフィックメモリおよび光演算素子への応用が期待されている。
【０００３】
フォトリフラクティブ媒体には、無機強誘電性結晶が広く用いられてきたが、いる。近年、作製の容易さから、有機材料を用いたフォトリフラクティブ媒体の開発が盛んになっている（例えば、特公平６−５５９０１号公報等）。有機材料を用いたフォトリフラクティブ媒体は、無機強誘電性結晶に比べて桁違いの小さな誘電率を有し、大きな性能指数や高応答が期待される。こうした媒体に記録を行なう際には、電極を設けて外部から電場を印加する（例えば、特開平６−１７５１６７号公報、Ｗ．Ｅ．Ｍｏｅｒｎｅｒ，ａｎｄ  Ｓｃｏｔｔ  Ｍ．Ｓｉｌｅｎｃｅ，Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．９４，ｐｐ１２７〜１５５（１９９４））。これは、次のような理由による。すなわち、空間電場形成の素過程である光キャリア発生過程と輸送過程とが印加電場の強度に依存するので、高電場ではキャリア発生効率およびキャリアの拡散や移動が共に高められる。したがって、電場を印加することにより、高速に空間電場を形成することができるためである。
【０００４】
しかしながら、記録時に媒体に電圧を印加することにはいくつかの弊害がある。例えば、電極と媒体との組み合わせによっては、電圧印加時に電極から媒体にキャリアが注入されてしまい、記録された格子が破壊されることがある。また、電圧印加により記録感度が向上したことに起因して、新たに異なる情報を記録する際には、既に記録された情報が破壊されるおそれがある。既に記録された格子の隣接した領域に記録光および参照光を照射して、新たに格子を記録する場合には、このとき照射される記録光または参照光の光路上には、以前に記録された格子が存在する。したがって、以前に記録された格子に一様光が照射されることになる。記録格子に一様光が長時間照射されたり、この過程が繰り返されたりすることによって、記録は破壊されてしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ホログラムとしてすでに記録された記録情報を破壊することなく、新たな情報を記録可能な光記録媒体を提供することを目的とする。
【０００６】
また本発明は、ホログラムとして情報が記録される光記録媒体に、すでに記録された記録情報を破壊することなく、新たな情報を記録することが可能な光記録装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、情報が付加された長径ａの信号光および、この信号光にコヒーレントな長径ａの参照光を入射角度θで入射して干渉縞を形成することによりホログラムとして情報が記録トラックに記録される基板と、この基板の対向する２つの面に形成された電極とを有する光記録媒体であって、前記電極の少なくとも一方は、電圧を独立して印加可能に配置され、前記記録トラックの方向に沿ってパターン化されたａ／ｃｏｓθ＋Ｌｔａｎθより小さい幅を有する電極の群からなることを提供する。
【０００８】
また本発明は、光記録媒体に干渉縞を形成することによりホログラムとして情報を記録するための光記録装置であって、情報が付加された長径ａの信号光と、この信号光にコヒーレントな長径ａの参照光とを、前記光記録媒体に入射角度θで入射する光照射手段と、基板と、この基板の対向する２つの面に形成された電極とを有し、前記電極の少なくとも一方は、電圧を独立して印加可能に配置され、記録トラックの方向に沿ってパターン化されたａ／ｃｏｓθ＋Ｌｔａｎθより小さい幅を有する電極の群からなる光記録媒体と、前記光記録媒体の前記パターン化された電極の群の少なくとも一つと、前記基板の対向する面に設けられた電極との間に電圧を印加する電圧印加手段と、前記光記録媒体の前記パターン化された電極のそれぞれに印加される電圧を制御する電圧印加制御手段と、前記信号光と前記参照光とが前記基板内で交差して形成される前記干渉縞の領域を、前記記録トラックの方向に沿って移動させるために前記光記録媒体を移動する媒体移動手段とを具備し、前記光照射手段は、前記信号光および前記参照光それぞれの波数ベクトルの前記基板表面への射影が、前記記録トラックの方向と交差するように、前記信号光および前記参照光を入射することを提供する。
【０００９】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１０】
本発明の光記録媒体は、電荷発生能と電荷輸送能と電場により光学特性が変化する能力を有し、光照射により電荷が空間的に分離され、この結果発生する電場によって光学特性が変化して、光強度パターンが記録される。本発明の光記録媒体は、対向する２つの面に電極を有し、その少なくとも一方は、所定の形状にパターン化されていることが必要である。本発明の光記録媒体におけるパターン化された電極の幅は、記録光が媒体に入射する際のビームの大きさ、ビームが媒体に入射するときの角度、方向、ならびに媒体の膜厚によって、最適な範囲を有する。以下、最適な電極幅について説明する。
【００１１】
本発明の光記録媒体への情報の記録は、ホログラフィック法を用いて行なわれる。まず、情報を付加した信号光と、信号光とは可干渉な参照光を、媒体中で交差するように入射する。２つの光ビームの交差部には、干渉縞が形成され、それを記録することにより情報が記録される。
【００１２】
このとき、媒体に電場を印加するための電極対は、記録光と参照光との２つの光ビームで形成される干渉縞のｋベクトルとは平行な方向に電場が印加されるように配置する。最も好ましい配置は、干渉縞のｋベクトルの方向が、外部から印加する電場ベクトルの方向とが一致する場合である。記録される干渉縞のｋベクトルの方向と、外部から印加する電場ベクトルの方向とが直交する場合には、記録時に印加する電圧は情報記録に有効に作用しない。なぜならば、印加電圧によって摂動がかかりキャリアが輸送される方向は、外部から印加された電場ベクトルの方向であるからである。
【００１３】
記録を行なう領域には電場が印加されていることが望ましいので、相対する電極の間に記録する干渉縞が挟まれるとともに、それ以外の範囲には電圧が印加されない程度の面積で、電極を形成することが望ましい。電極面積が干渉縞記録領域に比較して大きい場合には、記録領域の隣接した領域内に既に記録された格子にも電場が印加されることになる。このとき、光照射により発生したキャリアや電極から注入されたキャリアにより、既に記録された格子が破壊されてしまうことがある。
【００１４】
以上の考察から、媒体全面に形成される電極は、記録スポットと同等の大きさになるようにパターニングすることによって、記録の破壊を防止することができる。しかしながら、媒体に形成される電極全てを記録スポット程度の大きさにパターニングするには、電圧印加の配線が複雑になる。しかも、それに伴なって製造コストが高くなるため、こうした手法は現実的ではない。本発明者らは、以上の知見に基づいて、連続して記録を行なう場合に適した電極構造と光の入射方向は、以下のような関係にあるのが望ましいことを見出した。
【００１５】
第一に、前後して記録を行なう領域においては、電極は連続した形状であることが望ましい。第二に、記録のために媒体に入射される信号光および参照光の波数ベクトルの媒体への射影は、電極が連続している方向とは異なる方向であることが望ましい。
【００１６】
具体的に例を挙げて説明する。例えば、図１に示したようにカード型を有し、透明電極が全面に形成されている媒体について、記録の破壊が生じる領域を調べた。図１（ａ）に示される媒体においては、透明基板１０の全面に透明電極９が形成されている。信号光４と参照光７を照射すると、２つの波の交わった領域３にホログラムが記録される。
【００１７】
このときの記録媒体を図１（ａ）中の矢印５および矢印６の方向から見た状態を、それぞれ図１（ｂ）および図１（ｃ）に示す。これらの図面に示されるように、記録材料８は、透明電極９が全面に形成された２つの透明基板１０で挟持されている。図１（ａ）に示したように、基板１０の全面に透明電極９が設けられているため、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示したように、記録格子が形成される領域以外にも、電圧が印加されると同時に光が照射される。こうして、領域１１においては、記録された格子が破壊されることになる。
【００１８】
したがって、カード型媒体の長手方向に沿って、信号光と参照光とが照射される記録位置を移動させるときは、次のように記録を行なうことが好ましい。図２に、本発明の光記録媒体の概略図を示す。図２（ａ）に示されるように、本発明の光記録媒体においては、透明電極１３は、媒体の長手方向に連続して延び、離間して配置された複数の矩形状パターンとして、基板１２に形成されている。
【００１９】
このときの記録媒体を図２（ａ）中の矢印１４および矢印１５の方向から見た状態を、それぞれ図２（ｂ）および図２（ｃ）に示す。これらの図面に示されるように、記録材料１６は、透明電極１３が形成された透明基板１２で挟持されている。図２（ｂ）に示されるように、一方の電極はパターン化されているため、図１（ｂ）および図１（ｃ）を参照して説明したような、情報の破壊は起こらない。
【００２０】
なお、光記録媒体に情報を記録する際には、信号光（図示せず）および参照光（図示せず）は、その光路が対向する２つの電極間を横切るが、本発明においては、２つの光が交差する以外の領域においては電極間を横切る距離がなるべく短くなるように入射することが好ましい。
【００２１】
図３には、上述したような本発明の光記録媒体への情報の記録を説明する概略図を示す。図３（ａ）に示すように、基板１８には、パターン化された透明電極１７が形成されている。信号光２０および参照光２１が照射されると、２つの光の交わった領域１９に格子が記録される。
【００２２】
このときの記録媒体を図３（ａ）中の矢印１４および矢印１５の方向から見た状態を、それぞれ図３（ｂ）および図３（ｃ）に示す。これらの図面から明らかなように、信号光２０および参照光２１の波数ベクトルの媒体への射影は、透明電極１９の連続している方向とほぼ一致している。この場合には、信号光２０および参照光２１の両方の媒体を横切る光路全てが、電極間に挟まれた媒体中を通過することになる。このとき、図３（ｃ）に示されるように、干渉縞が形成されている記録位置２２以外の領域で光が照射されるとともに、電圧が印加されている体積が最大になってしまう。その結果、この領域では、上述したような理由により、既に記録されている格子が破壊される。
【００２３】
図４には、本発明の光記録媒体に好ましい方向から光を入射して記録するときの概略図を示す。図４（ａ）に示すように、基板１８には、パターン化された透明電極１７が形成されている。信号光２３および参照光２４が照射されると、２つの光の交わった領域１９に格子が記録される。
【００２４】
このときの記録媒体を図４（ａ）中の矢印１４および矢印１５の方向から見た状態を、それぞれ図４（ｂ）および図４（ｃ）に示す。図４（ｂ）に示されるように、信号光２３と参照光２４の波数ベクトルの射影が、パターン化された透明電極１７の連続した方向とは角度を持った方向になるように、信号光２３および参照光２４が入射される。その結果、干渉縞は図４（ｃ）に示されるように領域２２に形成され、記録された格子の破壊は、図４（ｂ）中の領域２５のみで生じる。これらの図面から明らかなように、信号光２３および参照光２４の波数ベクトルの射影が、パターン化された電極１７の連続した方向とは角度を持った方向になるように、信号光２３および参照光２４が入射されることが望ましい。
【００２５】
本発明の光記録媒体における電極の幅について、図５を参照して説明する。図５においては、膜厚Ｌを有する光記録媒体に、パターン化された電極２７が設けられている。このパターン化された電極２７は、紙面に垂直な方向に連続して長手を有する。信号光２８と参照光２９とが媒体内で交差するように照射することによって、媒体内に格子が記録される。図５中、参照符号３０は参照光２９の波数ベクトルの方向を表わし、参照符号３１は基板の法線方向であり、参照符号３２および３３は、それぞれ信号光２８の媒体への入射面での末端、および信号光２８の媒体からの出射面での末端を表わす。このとき、媒体に入射される光ビーム（信号光２８および参照光２９）の長径がａであり、入射角度がθである場合には、光ビームの光路は、図５に示したようにａ／ｃｏｓθ＋Ｌｔａｎθの幅の間に存在することになる。
【００２６】
したがって、媒体に記録される干渉縞は必ず幅ａ／ｃｏｓθ＋Ｌｔａｎθの電極間に挟まれることになる。このため、電極の幅はａ／ｃｏｓθ＋Ｌｔａｎθ以下であることが望ましい。言い換えると、電極の幅、すなわち電極が連続した方向に直交する方向に電極が存在する領域は、ａ／ｃｏｓθ＋Ｌｔａｎθより小さいことが望ましい。なお、電極の幅の下限は、媒体に入射または出射する場合の光ビーム径と、光ビームをコリメートするか否か等に応じて決定することができる。例えば、コリメートされた信号光を、パターニングされた電極側から入射する場合には、ａ／ｃｏｓθ程度とすることが好ましい。電極の幅がこの値未満の場合には、信号光が入射するときに電極により回折され、所望の情報を記録することが困難となる。
【００２７】
また、こうした幅で形成される電極の間隔は、媒体を搭載する装置の精度等に応じて決定することができる。例えば、媒体がディスク状で、回転させて記録、再生を行なう装置に搭載する場合には、電極の幅の０．０５倍〜２倍程度とすることが好ましい。電極の間隔が電極の幅の２倍を越えると、記録密度が低下し、高容量の記録が実現できない。一方、電極の間隔が電極の幅の０．０５倍未満の場合には、電極の作製が困難になったり、光ビームの入射一の制御が困難となる。いずれの場合も、電極をパターン化した本発明の効果を充分に得ることができないおそれがある。
【００２８】
次に、隣接して形成された電極間の関係について説明する。高密度記録を実現するためには、前述した電極は間隔を狭めて形成することが望まれる。そして、隣接して形成された電極に互いに等しい電圧が印加されていると、電極をパターン化した効果が損なわれてしまう。ある電極の領域に記録を行なっている間は、その電極に隣接する電極には、電圧が印加されていないことが望ましい。したがって、本発明の光記録媒体におけるパターン化された電極は、互いに隣接した電極とは異なる電圧を印加できる構造を有する必要があり、かつ光記録装置はそれらを実現する構成を有していることが要求される。
【００２９】
ここで、ディスク形状の媒体における電極の配置について、図６を参照して説明する。図６（ａ）に示されるディスク形状の媒体３４は、中心に貫通穴３５を有し、媒体の一方の面には、渦巻き状の電極（図示せず）が形成されている。この媒体３４を図中の矢印３６方向からみた状態が図６（ｂ）であり、例えば図６（ｂ）中に示されるような形状の電極３８を形成することができる。この場合には、渦巻きは少なくとも２本以上形成して、互いに隣接した電極間では、異なる電圧制御ができるようにすることである。具体的には、各電極３８は、円弧状パターン３８ａと、このパターン３８ａの端部とディスクの中心領域とを電気的に接続する動径方向パターン３８ｂとから構成される。貫通穴３５を介して、各動径方向パターン３８ｂにそれぞれ電圧を印加することによって、互いに隣接した電極とは異なる電圧を印加することが可能となる。
【００３０】
図７にディスク形状媒体を搭載した装置の概念図を示す。ここで用いられる光記録媒体４０には、同心円状の複数の電極４１が形成されている。図７には明確に示されていないが、各電極４１は、円弧状パターンと、そのこのパターンの端部と媒体の中心とを電気的に接続する動径方向パターンとから構成される。媒体の対向する面には、全面に電極（図示せず）が形成されている。外部からの入力情報４２をコンピューター４３で処理し、画像情報はデジタル信号処理部４４にて処理し、空間変調器４５に表示させる。
【００３１】
レーザー光源４６からの光は２つに分けられ、その一方は、ビームエキスパンダー等で拡げられた後、波面・光路変調器４７を通過して情報が付加されて信号光４８が得られる。他方の光は、波面・光路変調器４７して参照光４９として照射される。信号光４８および参照光４９は、電圧が印加された電極に挟まれた媒体中で交差するように照射され、それによって記録が行なわれる。なお、信号光４８および参照光４９は、これらの波数ベクトルの射影が、パターン化された電極４１の連続した方向とは角度を有するように、ディスク状媒体４０に入射される。
【００３２】
本発明の装置においては、パターニングされた電極４１のひとつとそれと対向する電極（図示せず）との間に外部から電圧を印加して、これらの電極の間に挟まれた媒体に干渉縞を記録する。このとき、パターニングされた電極のうち、電圧が印加された電極に隣接する電極には電圧は印加されていない。電極に印加する電圧の制御は、空間変調器４５ならびに信号光４８および参照光４９の光路を制御する波面・光路調節器４７の制御命令と同期を取った信号を、システムコントローラ５０およびコントローラ５１を経て、電源５２に送信することによって行なわれる。媒体を支持するシャフト５３には、電極５４および電圧供給電極５５が設けられている。
【００３３】
図７に示したように媒体がディスク状の場合には、信号光４８と参照光４９とが交差する記録位置を変えるために、ディスクを回転させる。ディスクの回転は例えば、スピンドルドライバ５６をコントローラ５７で制御することによって行なうことができる。
【００３４】
ここで図８を参照して、ディスク状媒体におけるパターン化された電極の電圧制御を説明する。図８に示されるように、ディスク状媒体４０は、中心部に設けられた絶縁体５９およびシャフト５３により支持される。シャフト５３には、複数の電極５４が設けられ、この電極５４は、媒体上部の電極４１と電圧供給電極５５とをそれぞれ接続する。
【００３５】
図８（ｂ）には、図８（ａ）における矢印６１からみたディスク状媒体４０の平面図を示す。図８（ｂ）に示されるように、パターン化された透明電極４１は、円弧状パターン４１ａと、このパターンの端部とディスクの中心とを電気的に接続する動径方向パターン４１ｂとから構成される。
【００３６】
また、図８（ｃ）には、図８（ａ）中の矢印６２の方向におけるディスク状媒体４０の断面図を示す。図示するように、シャフト５３に設けられた複数の電極５４は、導電部６０を介して媒体４０上のパターン化された電極４１の動径方向パターン４１ｂに、電圧供給電極５５からの電圧を供給する。なお、媒体４０の対向する面には、全面電極４１’が設けられている。この全面電極４１’には、絶縁部５９に設けられた電極５４’および導電部６０’を介して、電圧供給電極５５’から電圧が供給される。
【００３７】
図９には、カード状媒体を搭載した装置の概念図を示す。ここで用いられる光記録媒体７０の一方の面には、パターン化された透明電極７１が形成されている。この電極は少なくとも２本以上形成して、互いに隣接した電極間では、異なる電圧制御ができるように構成する。光記録媒体７０の他方の面には、全面電極７２が形成されている。
【００３８】
前述の図７に示したディスク状媒体を搭載した装置の場合と同様に、外部からの入力情報４２をコンピューター４３で処理し、画像情報をデジタル信号処理部４４にて処理し、空間変調器４５に表示させる。
【００３９】
レーザー光源４６からの光は２つに分けられ、その一方は、ビームエキスパンダー等で拡げられた後、波面・光路変調器４７を通過して情報が付加されて信号光４８とする。他方の光は、波面・光路変調器４７を通過した後、参照光４９として照射される。信号光４８および参照光４９は、電圧が印加された電極に挟まれた媒体中で交差するように照射され、それによって記録が行なわれる。なお、信号光４８および参照光４９は、これらの波数ベクトルの射影が、パターン化された電極７１の連続した方向とは角度を有するように、ディスク状媒体７０に入射される。
【００４０】
本発明の装置においては、パターニングされた電極７１のひとつとそれに対向する電極７２との間に外部から電圧を印加して、これらの電極の間に挟まれた媒体に干渉縞を記録する。このとき、パターニングされた電極のうち、電圧が印加された電極に隣接する電極には電圧は印加されていない。電極に印加する電圧の制御は、空間変調器４５ならびに信号光４８および参照光４９の光路を制御する波面・光路調節器４７の制御命令と同期を取った信号を、システムコントローラ５０およびコントローラ５１を経て、電源５２に送信することによって行なわれる。記録された情報は、光検出器７４により検出することができる。
【００４１】
図８に示すように媒体がカード状の場合には、記録位置を変えるために、媒体を三次元的に移動できるステージーに載置して移動させることがある。このとき、媒体の移動は、媒体移動ドライバ７３をコントローラ５７で制御することによって行なうことができる。
【００４２】
また、本発明の光記録装置は、光記録媒体に記録された情報を、電極に交流電圧を印加しながら光照射を行なうことによって、記録を選択的に消去することが可能である。パターニングされた電極を有する媒体が搭載されるので、本発明の装置においては、所望の記録のみを消去することが可能になった。これは、以下のような理由による。従来のように電極が媒体の全面に形成されている場合には、消去しない領域にも交流電場が印加される。交流電場が印加されると、徐々に記録が消去されてしまう。これに対して、本発明のようにパターニングされた電極を有する媒体を搭載した装置においては、消去領域以外で交流電場が印加されている領域を低減することができる。また、全面に電極が形成されていると、記録の消去時に印加する交流電流により消費される電力も大きくなってしまう。本発明においては、パターン化していることにより電極の面積が小さいので、消費電力も小さく抑えることができる。
【００４３】
本発明の媒体への光強度パターンの形成には、光照射により形成された内部電場によって屈折率などの光学特性が変調することが利用される。したがって、本発明の媒体は、例えば、Ｆｒａｎｚ−Ｋｅｌｄｙｓｈ効果により吸収係数や反射率が変化する材料、励起子効果により吸収係数、反射率、または発光効率が変化する材料、ポッケルス効果により屈折率が変化する物質、励起状態の光学特性が変化し、かつ電場により励起状態の寿命が延びる物質等が挙げられる。例えば、電気光学効果の１種であるポッケルス効果を利用する場合には、屈折率が変調するように、本発明の媒体はポッケルス効果を示す材料を含有する。この膜に対し電場を印加するなどによりポーリングすることによって、内部電場のパターンは屈折率変調パターンとなる。電気光学効果を示す材料は非線形光学材料と呼ばれることがある。本発明に用いるのに適した非線形光学材料は、２次の非線形光学材料と呼ばれるものである。
【００４４】
本発明の光記録媒体は、前述の非線形光学材料に加えて、電荷発生材および電荷輸送材を含有する。
【００４５】
電荷発生材としては、書き込み光を吸収して電荷を発生する任意の材料を用いることができる。かかる材料としては、例えば、金属フタロシアニン、無金属フタロシアニン、またそれらの誘導体等のフタロシアニン色素／顔料、ナフタロシアニン色素／顔料、モノアゾ、ジスアゾ、トリスアゾなどのアゾ系色素／顔料、ペリレン系染顔料、インジゴ系染顔料、キナクリドン系染顔料、アントラキノン、アントアントロン等の多環キノン系染顔料、シアニン系染顔料、例えば、ＴＴＦ−ＴＣＮＱやＰＶＫ−ＴＮＦで代表されるような電子受容性物質と電子供与性物質とからなる電荷移動錯体、アズレニウム塩、Ｃ60、Ｃ70で代表されるフラーレンならびにその誘導体等が挙げられる。なかでも、電荷移動錯体は、本発明で使用される電荷発生材として特に好ましい。電荷移動錯体は、光励起する以前に、すでに電子のかたよりが大きく、高い電荷発生効率を示す場合が多いためである。電荷移動錯体としては、例えば、ドナーであるテトラチアフルバレンやテトラチオテトラセンと、クロラニル、ブロマニル、テトラシアノキノジメタンなどのアクセプターとの組み合わせが挙げられる。
【００４６】
これらの電荷発生材は、単独で使用しても２種類以上の化合物を使用しても構わない。
【００４７】
電荷発生材は、書き込み光を吸収して電荷を発生するものである必要があるので、書き込み光に対する光学濃度が非常に高い電荷発生材を用いた場合には、素子の内部の電荷発生材まで書き込み光が到達しないおそれがある。このような不都合を避けるために、素子とした際の光学密度（ｃｍ-1）が１０-6から１０の範囲であることが好ましい。
【００４８】
また、電荷発生材の添加濃度が高すぎる場合も、内部まで書き込み光が到達しないため、内部まで書き込むことが困難となる。一方、添加濃度が過剰に低い場合には発生する電荷密度が低く、所望の内部電場が得られない。したがって、電荷発生材の添加濃度は、素子としたときの光学密度（ｃｍ-1）が１０-6から１０の範囲内となるように調整することが好ましい。
【００４９】
電荷発生材の添加量は、具体的には、記録媒体全体に対して０．０１重量％〜２０．０重量％程度とすることが望まれる。０．０１重量％未満の場合には、光照射で発生する単位体積当たりの電荷が小さく、十分な内部電荷の発生が困難となる。一方、電荷発生材の添加量が２０．０重量％を越える場合には、電荷発生材同士の会合確率が高くなり、媒体の導電率が上昇して高い内部電場を発生できなくなるおそれがある。
【００５０】
電荷輸送材としては、ホールまたはエレクトロンを輸送するものでまた、例えばホッピング伝導により電荷を輸送する機能を有する任意の材料を使用することができる。電荷輸送材は、分子単独でもポリマーでも、さらには他のポリマーとの共重合体となっていても良い。例えば、以下に列挙するものが挙げられる。すなわち、インドール、カルバゾール、オキサゾール、インオキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール、オキサアジアゾール、ピラゾリン、チアチアゾール、トリアゾールなどの含窒素環式化合物、またはその誘導体、またはこれらを主鎖または側鎖に有する化合物、ヒドラゾン化合物、トリフェニルアミン類、トリフェニルメタン類、ブタジエン類、スチルベン類、アントラキノンジフェノキノン等のキノン化合物類またはその誘導体、またはこれらを主鎖または側鎖に有する化合物、Ｃ60、Ｃ70等のフラーレンならびにその誘導体である。さらには、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン等のπ共役系高分子やオリゴマー；またはポリシラン、ポリゲルマン等のσ共役系高分子やオリゴマー；アントラセン、ピレン、フェナントレン、コロネンなどの多環芳香族化合物等が挙げられる。
【００５１】
上述したような電荷発生材から生じたキャリアは、電荷輸送材に注入された後、電荷輸送材間を移動して電場を形成する。
【００５２】
本発明の光記録媒体は、例えば、電場により光学特性が変化する材料と、電荷発生材と電荷輸送材とを混合して溶液を得、溶媒を蒸発させることによって作製することができる。ここで用い得る溶媒としては、例えば、トリクロロエタン、トルエン、ＴＨＦ等が挙げられる。あるいは、溶媒を用いず、例えば分子混合物を加熱した状態で微粒子を混合させ、急冷させることによって本発明の光記録媒体を作製してもよい。
【００５３】
なお、本発明の光記録媒体を溶液から作製する場合には、溶液中に非線形光学分子を溶解させてもよく、電荷発生材等の成分がポリマーでない場合には、さらにポリマーをマトリックスとして溶解させてもよい。使用され得るポリマーとしては、例えば、ポリエチレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリーレン樹脂、ブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂およびスチレン−ブタジエン共重合体樹脂等が挙げられる。これらは、単独で用いても２種以上を混合して用いてもよい。
【００５４】
本発明の光記録媒体は、２つの光による干渉縞を形成することによって情報が記録されるので、光源としては可干渉性の（コヒーレンスな）光が用いることができる。干渉縞を得るには、同一の光源の光を分割して用いることが好ましいが、出力波長の同じ２つの光源に相互に帰還をかける（出力光を相手に入力する）等して、異なる光源を用いることもできる。なお、本発明における光とは、紫外線、可視光、および赤外光に代表される電磁波をさす。
【００５５】
本発明の光記録媒体に情報を記録するには、ホログラフィック記録やマーク記録を用いることができる。ホログラフィック記録の場合には、２つの光の一方に情報を付加させ、これともう一方の光との間に生ずる干渉縞を媒体に記録する。このため、２つの光間に光路差を生じるので、コヒーレント長の短い光であると干渉縞を生じない。このような理由から、光路差より長いコヒーレンスをもつレーザーが、光源として好ましい。通常、コンピューター用の端末やビデオ編集、またはデータベース用メモリ等への応用を考える場合、装置内部での光路差は１ｃｍ以上程度である。したがって、ガスレーザーや半導体レーザー、特に帰還をかけてコヒーレンス長を長くした半導体レーザーが、光源として好ましく用いられる。
【００５６】
なお、用いるレーザーによって媒体に含有される分子を選択することが好ましい。記録・再生するレーザー光を強く吸収する分子を含有させると、光が透過することができず、光キャリアを発生する電荷発生材が吸収しない光を記録に用いることはできないからである。
【００５７】
本発明においては、光記録媒体に形成される電極の少なくとも一方を、連続した方向を有するパターン状としているので、ホログラムとしてすでに記録された記録情報を破壊することなく、新たな情報を記録することが可能となった。
【００５８】
また、本発明の光記録装置においては、こうした光記録媒体にホログラムとして情報を記録するために、特定の条件で信号光および参照光が入射されるので、すでに記録された記録情報を破壊することなく、新たな情報を記録することが可能となった。具体的には、本発明の光記録装置においては、信号光および参照光の波数ベクトルの射影が、パターン化された電極の連続した方向とは角度を有するように、信号光および参照光が入射される。こうした装置を用いて、例えば、厚さＬの光記録媒体に、長径ａの光ビーム（信号光および参照光）を角度θで入射する場合には、パターン化された電極の幅をａ／ｃｏｓθ＋Ｌｔａｎθ以下とすることによって、効果的に記録された情報の破壊を、よりいっそう効果的に防止することができる。
【００５９】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
まず、以下に示す処方で各成分をテトラヒドロフランに溶解して、テトラヒドロフラン溶液を調製した。
【００６０】
0003842570.tif 000002
得られた溶液を、窒素下で３０℃に２時間加熱し、その後、５０℃で２４時間さらに加熱して溶媒を除去した。２枚のガラス基板（４０×８０×１ｍｍ）を用意し、その一方には、図２に示したような幅１ｍｍ、間隔０．１ｍｍの透明電極を形成した。他方のガラス基板には、総面積が前述と同等の大きさの透明電極を全面に形成した。こうして電極が形成された２枚のガラス基板の間に、固化した材料を挟み、スペーサーを介して加熱圧着することにより膜厚２００μｍの素子を作製した。
【００６１】
なお、それぞれのガラス基板に形成された電極は媒体に接するように設けられ、電極には外部からの電圧が印加できるように基板の外側まで、導電部が延びている。
【００６２】
得られた媒体を図９に示した装置に搭載し、各電極を別個に制御できるようにした。この装置は、すでに説明したように動作する。
【００６３】
次に、作製した媒体を搭載した本装置の性能を評価した。レーザー光源４６としてはＨｅ−Ｎｅレーザーを用いた。信号光４８に情報を記録する空間変調器４５としては、５１２×５１２の画素からなる液晶表示素子を用いた。
【００６４】
パターニングされた電極６１に挟まれた媒体中に干渉縞が形成されるように、信号光４８と参照光４９とを入射した。このとき、干渉縞を記録している上部電極のみに、電圧が印加されるようにコントロールした。この際、媒体６０に印加した電圧は、５００Ｖである。
【００６５】
信号光４８は、情報を付加した後、ビームエキスパンダーでスポット径０．８ｍｍの平面波状に縮小し、ビームを角度３０°で入射した。この角度３０°とは、電極平面の法線方向と光の波数ベクトルとがなす角度である。これらの数値から、前述の式ａ／ｃｏｓθ＋Ｌｔａｎθの値は、１．０４ｎｍとなる。電極の幅は１．０ｍｍであり、この値より小さいので、光ビームの光路は電極の幅の間に存在することになる。さらに本実施例においては、光の波数ベクトルの射影が、パターン化された電極の連続した長手方向とは角度を有している。
【００６６】
０．５ｍｍずつスポットの位置を移動させて光記録媒体に記録し、全ての電極間に同様にして記録を行なった。また、このとき、記録を行なっている電極間以外の電極には、電圧が印加されない条件で記録を行なった。
【００６７】
記録時に、既に記録した他の領域の破壊が生じているかどうか調べるため、隣接した電極部には記録を行なっていない時のビットエラーレート、ならびに隣接した電極部にも記録を行なった時のビットエラーレートを比較した。その結果、ビットエラーレートは１０-5程度であり、隣接した電極間に記録を行なうことによる記録の破壊は生じないことが明らかになった。
【００６８】
また、記録された情報は約８カ月間読みとり可能であった。
【００６９】
（比較例１）
基板として、透明電極が全面に形成された基板を使用した以外は、実施例１と同様の条件において情報の記録を行なった。
【００７０】
記録時に記録の破壊が起こっているかどうか調べるため、隣接した場所には記録を行なっていない時のビットエラーレート、ならびに隣接した部分にも記録を行なった時のビットエラーレートを比較した。測定の結果、前者のビットエラーレートが１０-5と実施例１と等しかったのに対して、隣接した部分に記録を行なった場合のビットエラーレートは１０-1まで低下していた。
【００７１】
したがって、従来のように全面に電極が形成された媒体構造では、隣接部に記録を行なう際に記録の破壊が起こってしまうことが確認された。
【００７２】
（実施例２）
まず、以下に示す処方で各成分をテトラヒドロフランに溶解して、テトラヒドロフラン溶液を調製した。
【００７３】
0003842570.tif 000003
得られた溶液を、窒素下で３０℃に２時間加熱し、その後、５０℃で２４時間さらに加熱して溶媒を除去した。直径１０ｃｍの２枚の円形基板を用意し、その一方には、図６に示したような形状にパターン化された複数の電極を形成した。
【００７４】
このパターン化された電極の幅および幅は、それぞれ０．５ｍｍおよび０．０５ｍｍとした。他方の円形基板には、総面積が前述と同等の大きさの透明基板を全面に形成した。こうして電極が形成された２枚の円形基板の間に、固化した材料を挟み、スペーサーを介して加熱圧着することにより、膜厚４００μｍの素子を作製した。
【００７５】
なお、それぞれの円形基板に形成された電極は媒体に接するように設けられ、電極には外部から電圧が印加できるように基板の外側まで、導電部が延びている。この電極部の延長部分は図には示されていない。
【００７６】
得られた媒体を図７に示した装置に搭載して、情報の記録を行なった。レーザー光源４６としては、波長５４０ｎｍの半導体レーザーを用いた。信号光４８に情報を付加させるのにはデジタルミラーアレーを用い、１ショットに１Ｍｂｉｔのデジタル情報を付加した。
【００７７】
スポット径０．４ｍｍの信号光を角度３０°で入射した。この角度３０°とは、電極平面の法線方向と光の波数ベクトルとがなす角度である。これらの数値から、前述の式ａ／ｃｏｓθ＋Ｌｔａｎθの値は０．６９ｍｍとなる。電極の幅は０．５ｍｍであり、この値より小さいので、光ビームの光路は電極の幅の間に存在する。さらに本実施例においては、光の波数ベクトルの射影は、ディスクの動径方向にほぼ一致している。
【００７８】
０．３ｍｍずつスポットの位置を移動させて光記録媒体に記録し、全ての電極間に同様にして記録を行なった。また、このとき、記録を行なっている電極間以外の電極には、電圧が印加されない条件で記録を行なった。
【００７９】
記録時に、既に記録した他の記録の破壊が生じているかどうか調べるため、隣接した電極部には記録を行なっていない時のビットエラーレート、ならびに隣接した電極部にも記録を行なった時のビットエラーレートを比較した。その結果、ビットエラーレートはいずれの場合も２×１０-5であり、隣接した電極間に記録を行なうことによる、記録の破壊は生じないことが明らかになった。
【００８０】
また、記録された情報は、約一年半読みとり可能であった。
【００８１】
次に、記録した情報の部分消去を行なった。記録光と同一の波長の光を空間変調器で変調をかけずに照射すると同時に、交流電圧を印加した。このとき、初期の電圧の振幅は５００Ｖ、周波数は１００Ｈｚとし、振幅ならびに周波数を単調減少させた。その結果、消去を行なった位置では、記録を再生することはできなかったので、記録は消去されたといえる。また、隣接した電極部の記録はビットエラーレート２×１０-5で再生することができたので、隣接部の記録の破壊は起こらなかった。
【００８２】
（比較例２）
基板として、透明電極が全面に形成された基板を使用した以外は、実施例２と同様の条件で情報の記録を行なった。
【００８３】
記録時に記録の破壊が起こっているかどうか調べるため、隣接した場所には記録を行なっていない時のビットエラーレート、ならびに隣接した部分にも記録を行なった時のビットエラーレートを比較した。測定の結果、前者のビットエラーレートが２×１０-5であったのに対して、隣接した部分に記録を行なった場合のビットエラーレートは５×１０-1まで低下していた。
【００８４】
したがって、従来のように全面に電極が形成された媒体構造では、隣接部に記録を行なうときに記録の破壊が起こることが確認された。
【００８５】
次に、記録した情報の部分消去を試みた。記録光と同一の波長の光を空間変調器で変調をかけずに照射すると同時に、交流電圧を印加した。このとき、初期の電圧の振幅は５００Ｖ、周波数は１００Ｈｚとし、振幅ならびに周波数を単調減少させた。その結果、消去を行なった位置では、記録を再生することができなかったので、記録は消去されたといえる。しかしながら、隣接した電極部の記録にも交流電圧が印加されていたために、この領域の記録も消去されていた。このように、全面に電極が形成されている場合には、特定の記録を消去する際には隣接部の記録の破壊が生じるので、所望の記録を選択的に消去することができないことが確認された。
【００８６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ホログラムとしてすでに記録された記録情報を破壊することなく、新たな情報を記録可能な光記録媒体が提供される。また本発明によれば、ホログラムとして情報が記録される光記録媒体に、すでに記録された記録情報を破壊することなく、新たな情報を記録することが可能な光記録装置が提供される。
【００８７】
本発明を用いることにより、高密度な記録を高速で行なうとともに、すでに記録された情報の破壊せずに新たに記録を行なうことが可能となり、その工業的価値は絶大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光記録媒体への情報の記録を説明する概略図。
【図２】本発明の光記録媒体を説明する概略図。
【図３】本発明の光記録媒体への情報の記録を説明する概略図。
【図４】本発明の光記録媒体への情報の記録を説明する概略図。
【図５】本発明の光記録媒体における電極幅を説明する概念図。
【図６】本発明が適用されるディスク状の光記録媒体を表わす概略図。
【図７】ディスク状媒体を用いる本発明の光記録装置の一例を表わす概念図。
【図８】本発明にかかるディスク状媒体におけるパターン化された電極の電圧制御を説明する概略図。
【図９】カード媒体を用いる本発明の光記録装置の一例を表わす概念図。
【符号の説明】
３…格子を記録した領域
４…信号光
５…図１（ｂ）を見た方向
６…図１（ｃ）を見た方向
７…参照光
８…記録材料
９…透明電極
１０…透明基板
１１…記録された格子が破壊されうる領域
１２…基板
１３…透明電極
１４…図２（ｂ）を見た方向
１５…図２（ｃ）を見た方向
１６…記録材料
１７…透明電極
１８…基板
１９…格子を記録した領域
２０…信号光
２１…参照光
２２…干渉縞
２３…信号光
２４…参照光
２５…記録された格子が破壊されうる領域
２６…光記録媒体
２７…透明電極
２８…信号光
２９…参照光
３０…参照光の波数ベクトルの方向
３１…基板の法線ベクトルの方向
３２…信号光の媒体への入射面での末端
３３…信号光の媒体からの出射面での末端
３４…ディスク状記録媒体
３５…記録媒体に形成された貫通穴
３６…図６（ｂ）を見た方向
３７…記録媒体
３８…パターン化された透明電極
３８ａ…円弧状パターン
３８ｂ…動径方向パターン
４０…ディスク状光記録媒体
４１…電極
４１ａ…円弧状パターン
４１ｂ…動径方向パターン
４１’…全面電極
４２…入力情報
４３…コンピューター
４４…デジタル信号処理部
４５…空間変調器
４６…レーザー光源
４７…波面・光路変調器
４８…信号光
４９…参照光
５０…システムコントローラ
５１…コントローラ
５２…電源
５３…シャフト
５４，５４’…電極
５５，５５’…電圧供給電極
５６…スピンドルドライバ
５７…コントローラ
５８…出力情報
５９…絶縁体
６０，６０’…導電部
６１…図８（ｂ）を見た方向
６２…図８（ｃ）をみた方向
７０…カード状光記録媒体
７１…パターン化された電極
７２…全面電極
７３…媒体移動ドライバ
７４…光検出器
【図１】
0003842570.tif 000004
【図２】
0003842570.tif 000005
【図３】
0003842570.tif 000006
【図４】
0003842570.tif 000007
【図５】
0003842570.tif 000008
【図６】
0003842570.tif 000009
【図７】
0003842570.tif 000010
【図８】
0003842570.tif 000011
【図９】
0003842570.tif 000012