JP2008015180A - 情報記録媒体および情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学系との位置調整が容易で、精度よく空間フィルタリングできる情報記録媒体およびその情報記録再生装置を提供する。
【解決手段】ホログラフィック記録媒体１０は、基板１Ａ，１Ｂと、薄膜２，３と、ホログラフィック記録材料層４とを含む。薄膜２，３は、光学多重干渉を生じさせる単層もしくは複数層の光学多重干渉膜を含んでいる。薄膜２，３における光学多重干渉の変化は、入射光の変化に応じて光学多重干渉膜の複素屈折率が変化することによって生じる。このような薄膜は、一般に超解像膜と呼ばれる。ホログラフィク記録媒体１０では、薄膜２についてはＰ１より大きい光強度の光を反射または吸収するように設定され、薄膜３についてはＰ２より小さい光強度の光を反射または吸収するように設定されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、情報記録媒体および情報記録再生装置に関し、より特定的には、ホログラフィックメモリに使用する情報記録媒体およびその情報記録再生装置に関する。

次世代の大容量メモリとして、ホログラフィックメモリが注目されている。ホログラフィック記憶では、信号光と参照光とをフーリエ変換レンズで集光し、情報記録媒体の内部で干渉させ、３次元の干渉縞として情報を記録する。信号光には、２次元ページデータにより情報が重畳されている。ホログラフィックメモリは、従来の光ディスクと比較して大容量かつ高速読出しできる可能性があることから、多数の企業や研究機関で研究および開発がなされている。

フォトポリマを主な記録材料とする追記型ホログラフィックメモリは、医療データ、地中探査データ、大容量ストレージのデータバックアップなど、大容量が必要とされる用途への応用展開が期待されている。ホログラフィックメモリの課題には、記録媒体の基礎特性改善のほか、記録媒体の体積を有効活用することが挙げられる。記録媒体の体積を有効活用するとは、記録媒体が有するダイナミックレンジをフル活用して、多重記録を行ない、記録密度を向上させることである。

記録媒体のダイナミックレンジを有効に用いる技術として、特許文献１に記載のホログラム記録再生装置が公開されている。この従来のホログラム記録再生装置について、次図を参照しながら説明する。

図４は、従来のホログラム記録再生装置２００の概略的な構成を示した図である。図４を参照して、ホログラム記録再生装置２００は、２次元空間光変調器１０６と、レンズ１０７と、ガラス板１２０上に形成されたマスク１１０とを備える。ホログラム記録再生装置２００は、記録媒体１００に対して情報を記録するとともに、記録媒体１００に記録された情報を再生する。

図示しない光源より放射されコリメートされた光は、物体光ＰＡと参照光ＰＣとに分離される。物体光ＰＡは、２次元空間光変調器１０６に入射し、記録媒体１００に対応して光学的に２次元変調された物体光ＰＡｄに変換される。この２次元変調された物体光ＰＡｄは、レンズ１０７によって光学的にフーリエ変換される。この２次元フーリエ変換像は、光を反射または吸収する材料をガラス板１２０の２次元面内に分布させたマスク１１０上に投影される。

２次元変調された物体光ＰＡｄのうち、物体光ＰＡｔ成分はマスク１１０を透過し、物体光ＰＡｒ成分はマスク１１０によって反射される。この結果、物体光ＰＡｄは、マスク１１０によって、もとの物体光ＰＡの特定の空間周波数成分を含まない新しい物体光ＰＤに変換される。記録媒体１００には、この新しい物体光ＰＤと他の経路からの参照光ＰＣとが照射される。これにより、記録媒体１００上に物体光ＰＤと参照光ＰＣとの干渉縞が形成され、ホログラムとして記録される。

ここで、特定の空間周波数成分とは、２次元空間光変調器１０６によって変調された物体光ＰＡｄのフーリエ変換像のうちホログラム形成に寄与する成分以外を指している。特定の周波数成分には、ＤＣ成分および高周波成分の両方を含み得る。図４のホログラム記録再生装置２００では、マスク１１０により２次元変調された物体光ＰＡｄのフーリエ変換像のＤＣ成分が除去されて新しい物体光ＰＤとなる。

以上のような構成とすることで、ホログラム記録再生装置２００は、干渉縞形成に寄与する空間周波数成分のみを記録媒体１００に照射して参照光ＰＣと干渉させ、情報を記録することができる。これにより、記録媒体１００のダイナミックレンジを有効活用することができる。
特開２００４−１９８８１６号公報

図４のホログラム記録再生装置２００のように、物体光ＰＡｄのフーリエ変換像に含まれるＤＣ成分を除去するマスク１１０を記録媒体１００の近傍に配置する場合、光学系の移動に応じてマスク１００を調整または移動させる必要があった。たとえば、光源の波長を５３２ｎｍ、レンズ１０７の焦点距離を１０ｍｍ、２次元空間光変調器１０６の画素ピッチを５μｍ、画素数を１０００×１０００とすると、干渉記録に寄与しない信号光のフーリエ変換像の低周波数成分の２次元分布範囲は、１辺が約１μｍの正方形となる。このため、光学系とマスク１１０および記録媒体１００との位置調整精度はサブミクロンオーダーとなり、調整が非常に困難となる。

また、本来、マスク１１０を用いて空間フィルタリングを行なう際には、完全に空間周波数変換された信号光のフーリエ変換像に対してフィルタリングすることが望ましい。しかし、図４のホログラム記録再生装置２００では、光を反射または吸収する材料をガラス板１２０の表面に形成しているため、フーリエ変換像を生成するフーリエ面にマスク１１０を配置することができない。このため、完全な空間周波数変換とならず、精度のよい空間フィルタリングができないという課題があった。

それゆえに、この発明の目的は、光学系との位置調整が容易で、精度よく空間フィルタリングできる情報記録媒体およびその情報記録再生装置を提供することである。

この発明は、ホログラムによって情報が記録される情報記録媒体であって、情報が記録されるホログラフィック記録材料層と、入射光の変化に応じて複素屈折率が変化することで入射光の特定の空間周波数成分を透過させる光学多重干渉膜とを備える。

好ましくは、光学多重干渉膜は、第１の光強度より大きい光強度の光を反射または吸収する第１の膜を含む。

好ましくは、光学多重干渉膜は、第２の光強度より小さい光強度の光を反射または吸収する第２の膜を含む。

好ましくは、光学多重干渉膜は、第１の光強度より大きい光強度の光を反射または吸収する第１の膜と、第２の光強度より小さい光強度の光を反射または吸収する第２の膜とを含む。

好ましくは、光学多重干渉膜は、入射光の直流成分を反射または吸収する。
好ましくは、光学多重干渉膜は、入射光の高周波成分を反射または吸収する。

好ましくは、光学多重干渉膜は、入射光のフーリエ変換像またはフレネル変換像に対応する空間周波数の所定の成分を透過させる。

好ましくは、光学多重干渉膜は、超解像膜により形成されている。
この発明の他の局面によれば、情報が記録されるホログラフィック記録材料層と、入射光の変化に応じて複素屈折率が変化することで入射光の所定の空間周波数成分を透過させる光学多重干渉膜とを備える情報記録媒体に対して情報を記録し、および／またはその情報記録媒体に記録された情報を再生する情報記録再生装置である。

この発明によれば、光学系との位置調整が容易で、精度よく空間フィルタリングすることができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、この発明の実施の形態によるホログラフィック記録媒体１０の構成を示した断面図である。図１を参照して、ホログラフィック記録媒体１０は、基板１Ａ，１Ｂと、薄膜２，３と、ホログラフィック記録材料層４とを含む。基板１Ｂ上には、ホログラフィック記録材料層４が形成されている。ホログラフィック記録材料層４上には、薄膜３が形成されている。薄膜３上には、薄膜２が形成されている。薄膜２上には、基板１Ａが形成されている。

薄膜２，３は、光学多重干渉を生じさせる単層もしくは複数層の光学多重干渉膜を含んでいる。薄膜２，３における光学多重干渉の変化は、入射光の変化に応じて光学多重干渉膜の複素屈折率が変化することによって生じる。このような薄膜は、一般に超解像膜と呼ばれ、たとえば特開２００１−１８９０３３号公報や特開２００５−１８９６４号公報に記載されている。

上記の超解像膜を用いれば、たとえば、常温の場合には光が反射するように多重干渉膜を設計しておき、あるしきい値を超える強度の光が照射された場合にのみ光を透過させることが可能となる。具体的には、あるしきい値を超える強度の光が照射されると、光が膜に吸収され、光強度に応じた複素屈折率変化が超解像膜に生じる。その屈折率変化により多重干渉に変化が起き、照射された光エネルギーのしきい値を超えた部分でのみ光を透過させることが可能となる。

図１のホログラフィク記録媒体１０では、薄膜２についてはＰ１より大きい光強度の光を反射または吸収するように設定し、薄膜３についてはＰ２より小さい光強度の光を反射または吸収するように設定する。これにより、後に図３で説明するように、ホログラフィック記録媒体１０は、光強度がＰ１からＰ２の間の光のみ透過させることができる。薄膜２，３は、１つの薄膜で実現することも可能である。

図２は、この発明の実施の形態による情報記録再生装置２０の概略的な構成を示した図である。図２を参照して、情報記録再生装置２０は、光源５と、コリメートレンズ６と、空間光変調器７と、対物レンズ８とを備える。情報記録再生装置２０は、ホログラフィック記録媒体１０に対して情報を記録するとともに、ホログラフィック記録媒体１０から情報を読み出して再生する。

光源５から出射された光は、コリメートレンズ６で平行光Ｐａに変換された後、空間光変調器７に入射する。空間光変調器７に入射した平行光Ｐａは、まず信号光Ｐｂと参照光Ｐｃとに空間的に分けられ、さらに信号光Ｐｂにのみ２次元の情報が重畳される。信号光Ｐｂおよび参照光Ｐｃは、対物レンズ８によってホログラフィック記録媒体１０の内部に集光される。これにより、ホログラフィック記録媒体１０に情報が記録される。

図３は、空間光変調器７で変調された信号光Ｐｂの空間周波数に対する光強度分布を示した図である。図３は、空間光変調器７で変調された信号光Ｐｂのフーリエ変換像を示している。

図３に示すように、信号光Ｐｂは、空間周波数がゼロの付近（中央部）に強度の大きいＤＣ成分Ｐｄｃを有し、その両側に空間光変調器７の画素ピッチに対応した干渉成分Ｐｆ１，Ｐｆ２を有する。ここで、ＤＣ成分Ｐｄｃは、信号が重畳されていない光、つまり、情報の記録に寄与せず、単にホログラフィック記録媒体１０のダイナミックレンジを無駄に消費してしまう成分である。一方、干渉成分Ｐｆ１，Ｐｆ２は、ホログラフィック記録媒体１０に対する情報の記録に寄与する成分である。

そこで、ホログラフィック記録媒体１０では、前述したように、薄膜２がＰ１より大きい光強度の光を反射または吸収し、薄膜３がＰ２より小さい光強度の光を反射または吸収するように設定されている。これにより、ホログラフィック記録媒体１０は、光強度がＰ１からＰ２の間の光のみ透過させることができる。

この結果、図３に示すように、ホログラフィック記録媒体１０は、情報の記録に寄与しないＤＣ成分Ｐｄｃの大部分を反射または吸収させることができるとともに、情報の記録に寄与する干渉成分Ｐｆ１，Ｐｆ２については透過させることができる。また、情報の記録に寄与しない高周波成分についても、図３の斜線部以外に光強度のピークがくるように光強度Ｐ１，Ｐ２を設定して反射または吸収させることができる。

上記により、信号光Ｐｂのうち、情報の記録に寄与する干渉成分だけをホログラフィック記録媒体１０に照射し、情報の記録に寄与しないＤＣ成分や高周波成分は反射または吸収させることができる。これにより、光学系との位置調整が容易となり、精度よく空間フィルタリングすることができる。この結果、ホログラフィック記録媒体１０のダイナミックレンジを有効活用することができる。

上記の実施の形態では、信号光Ｐｂのフーリエ変換像を用いて説明したが、たとえばフレネル変換像を用いて説明することも可能である。また、上記の実施の形態では、記録光学系として信号光Ｐｂと参照光Ｐｃとが同一の対物レンズ８で集光される同軸透過型のホログラフィック記録を例に説明したが、透過型または反射型の２光束干渉光学系を用いた情報記録再生装置であってもよい。

以上のように、この発明の実施の形態では、互いにコヒーレントな参照光と信号光とをフーリエ変換し干渉させて情報を記録するホログラフィック記録媒体において、第１の光強度より大きい光強度の光を反射させる薄膜を有することを特徴としている。この第１の光強度は、信号光のフーリエ変換像の直流成分の全部または一部を反射する値に設定されている。このため、信号光のうち、干渉縞を形成するのに必要のない直流成分の全部または一部を除去することができる。これにより、ホログラフィック記録媒体のダイナミックレンジを有効に活用することができるので好ましい。

また、この発明の実施の形態によれば、ホログラフィック記録媒体は、光学多重干渉を生じさせる単層または複数層の光学多重干渉膜を含み、薄膜の光学多重干渉の変化は入射光強度に応じて光学多重干渉膜の複素屈折率が変化することによって引き起こされることを特徴としている。当該薄膜をホログラフィック記録媒体の表面に形成すれば、信号光のフーリエ変換像において記録に寄与する直流成分の全部または一部を除去することが可能となる。これにより、外部にマスクなどを配置する必要がなくなり、光学系とマスクと記録媒体との位置調整をする必要がなくなるので好ましい。

また、この発明の実施の形態によれば、ホログラフィック記録媒体は、第１の光強度より大きい光強度の光を反射させる薄膜を有することに加えて、第２の光強度より小さい光強度の光を反射させる薄膜も有することを特徴としている。なお、これらの薄膜は１つの薄膜で実現することも可能である。上記により、信号光のフーリエ変換像に含まれるＤＣ成分の全部または一部を除去するだけでなく，信号光のフーリエ変換像に含まれる高周波成分の全部または一部を除去することが可能となる。この結果、干渉縞の形成に寄与する空間周波数成分のみを含む信号光を生成することができるので好ましい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態によるホログラフィック記録媒体１０の構成を示した断面図である。 この発明の実施の形態による情報記録再生装置２０の概略的な構成を示した図である。 空間光変調器７で変調された信号光Ｐｂの空間周波数に対する光強度分布を示した図である。 従来のホログラム記録再生装置２００の概略的な構成を示した図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ 基板、２，３ 薄膜、４ ホログラフィック記録材料層、５ 光源、６ コリメートレンズ、７ 空間光変調器、８ 対物レンズ、１０ ホログラフィック記録媒体、２０ 情報記録再生装置、１００ 記録媒体、１０６ ２次元空間光変調器、１０７ レンズ、１１０ マスク、１２０ ガラス板、２００ ホログラム記録再生装置。

Claims (9)

1. ホログラムによって情報が記録される情報記録媒体であって、
   前記情報が記録されるホログラフィック記録材料層と、
   入射光の変化に応じて複素屈折率が変化することで前記入射光の特定の空間周波数成分を透過させる光学多重干渉膜とを備える、情報記録媒体。
2. 前記光学多重干渉膜は、第１の光強度より大きい光強度の光を反射または吸収する第１の膜を含む、請求項１に記載の情報記録媒体。
3. 前記光学多重干渉膜は、第２の光強度より小さい光強度の光を反射または吸収する第２の膜を含む、請求項１に記載の情報記録媒体。
4. 前記光学多重干渉膜は、
   第１の光強度より大きい光強度の光を反射または吸収する第１の膜と、
   第２の光強度より小さい光強度の光を反射または吸収する第２の膜とを含む、請求項１に記載の情報記録媒体。
5. 前記光学多重干渉膜は、前記入射光の直流成分を反射または吸収する、請求項１に記載の情報記録媒体。
6. 前記光学多重干渉膜は、前記入射光の高周波成分を反射または吸収する、請求項１に記載の情報記録媒体。
7. 前記光学多重干渉膜は、前記入射光のフーリエ変換像またはフレネル変換像に対応する空間周波数の所定の成分を透過させる、請求項１に記載の情報記録媒体。
8. 前記光学多重干渉膜は、超解像膜により形成されている、請求項１〜７のいずれかに記載の情報記録媒体。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の情報記録媒体に対して情報を記録し、および／または前記情報記録媒体に記録された情報を再生する情報記録再生装置。

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